DE102016015777A1 - A chip package, method of forming a chip package, and method of forming an electrical contact - Google Patents

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metal
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metal contact
chip
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German (de)
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Heinrich Koerner
Reimund Engl
Joachim Mahler
Antonio Vellei
Frank Hille
Johann Gatterbauer
Brigitte Ruehle
Werner Kanert
Jochen Dangelmaier
Francisco Javier Santos Rodriguez
Michael Huettinger
Michael Bauer
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Infineon Technologies AG
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts bereitgestellt. Das Verfahren kann das Einrichten einer Metallkontaktstruktur über oder auf einer Metalloberfläche, das Metallisieren einer Metallschicht auf der Metalloberfläche und auf der Metallkontaktstruktur, wodurch die Metallkontaktstruktur auf der Metalloberfläche fixiert wird und ein elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet wird oder ein existierender elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche verstärkt oder verdickt wird, aufweisen.In various embodiments, a method of forming an electrical contact is provided. The method may include establishing a metal contact structure over or on a metal surface, metallizing a metal layer on the metal surface and on the metal contact structure, thereby fixing the metal contact structure on the metal surface and forming an electrical contact between the metal contact structure and the metal surface or existing electrical contact between the metal contact structure and the metal surface is reinforced or thickened.

Description

Technisches GebietTechnical area

Verschiedene Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen ein Chipgehäuse, ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses und ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts.Various embodiments generally relate to a chip package, a method of forming a chip package, and a method of forming an electrical contact.

Hintergrundbackground

Ein Chipgehäuse kann gewöhnlich einen Chip, eine Metallkontaktstruktur, die den Chip elektrisch kontaktiert, und ein Packagingmaterial, das den Chip und die Metallkontaktstruktur mindestens teilweise einschließt, aufweisen. Die Metallkontaktstruktur kann eine elektrisch leitende Verbindung zu dem Chip von außerhalb des Packagingmaterials bereitstellen. Die Metallkontaktstruktur kann einen Bonddraht aufweisen, der Kupfer (Cu) enthalten oder aus Kupfer bestehen kann. Bonddrähte, die aus bloßem Cu-Material hergestellt sind, können einen signifikanten Kostenvorteil im Vergleich zu Gold(Au)-Draht, der das Hauptdrahtmaterial, das verwendet wurde, war und immer noch ist, haben. Cu-Draht kann jedoch einige technologische Nachteile und Missstände haben, die seine schnelle Verwendung und industrielle Akzeptanz beeinträchtigt haben. Kupfer oxidiert zum Beispiel an Umgebungsluft leicht. Seine Aufbewahrungszeit ist daher sehr beschränkt, und strikte Regeln können in Fertigungs-Fabs angewandt werden (zum Beispiel Versand in versiegelten Gehäusen mit inerten Medien, beschränkte Gebrauchsstundenanzahl, sobald das versiegelte Gehäuse geöffnet wird usw.).A chip package may typically include a chip, a metal contact structure that electrically contacts the chip, and a packaging material that at least partially encloses the chip and the metal contact structure. The metal contact structure may provide an electrically conductive connection to the chip from outside the packaging material. The metal contact structure may include a bonding wire containing copper (Cu) or made of copper. Bonding wires made of bare Cu material can have a significant cost advantage compared to gold (Au) wire, which was and still is the main wire material that was used. However, Cu wire may have some technological disadvantages and deficiencies that have affected its rapid use and industrial acceptance. For example, copper oxidizes easily in ambient air. Its retention time is therefore very limited, and strict rules can be applied in manufacturing fabs (for example shipping in sealed casings with inert media, limited hours of use as soon as the sealed casing is opened, etc.).

An Cu-Bond-Verbindungen kann ferner oft und leichter (zum Beispiel leichter als bei Verbindungen, die Golddraht verwenden) Korrosion bei Stresstests, die Feuchtigkeitsniveaus (zum Beispiel Temperature Humidity Bias (THB), Highly Accelerated Stress Test (HAST), Unbiased Temperature/Humidity Accelerated Stress Test (UHAST) oder Unbiased Temperature/Humidity Autoclave (AC)) verwenden, auftreten.Cu-Bond joints can also often and easily (for example, lighter than gold wire compounds) experience stress corrosion corrosion, moisture levels (eg, Temperature Humidity Bias (THB), Highly Accelerated Stress Test (HAST), Unbiased Temperature / Humidity Accelerated Stress Test (UHAST) or Unbiased Temperature / Humidity Autoclave (AC)) may occur.

Außerdem können Cu-Wedge-Bond-Verbindungen schwache Verbindung und Haftung zeigen, insbesondere auf Oberflächen, die mit Edelmetallen beschichtet sind (zum Beispiel Gold (Au), Silber (Ag) oder Palladium (Pd)) und die eine glatte, nicht aufgeraute Oberfläche haben.In addition, Cu wedge-bond joints can exhibit weak bonding and adhesion, especially on surfaces coated with precious metals (for example, gold (Au), silver (Ag) or palladium (Pd)) and having a smooth, non-roughened surface to have.

Ähnliche Nachteile können bei Silber(Ag)-Drähten, die als Bonddrähte verwendet werden, auftreten.Similar disadvantages may occur with silver (Ag) wires used as bonding wires.

KurzdarstellungSummary

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Chipgehäuse bereitgestellt. Das Chipgehäuse kann einen Chip, eine Metallkontaktstruktur, die ein Nicht-Edelmetall aufweist und den Chip elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial und eine Schutzschicht, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, aufweist oder im Wesentlichen aus ihm besteht, aufweisen, wobei die Schutzschicht ein Edelmetall aufweisen kann, wobei der Abschnitt der Schutzschicht eine Mehrzahl von Bereichen aufweisen kann, die frei von dem Edelmetall sind, und wobei die Bereiche, die frei von dem Edelmetall sind, eine Schnittstelle zwischen dem Packagingmaterial und dem Nicht-Edelmetall der Metallkontaktstruktur bereitstellen können.In various embodiments, a chip package is provided. The chip package may include or substantially comprises a chip, a metal contact structure comprising a non-noble metal and electrically contacting the chip, a packaging material, and a protective layer having a portion formed at an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material is made of it, wherein the protective layer may comprise a noble metal, wherein the portion of the protective layer may have a plurality of regions which are free of the noble metal, and wherein the regions which are free of the noble metal, an interface between the packaging material and the non-noble metal of the metal contact structure.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

In den Zeichnungen verweisen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen auf dieselben Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; stattdessen wird allgemein Wert auf Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung gelegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:In the drawings, like reference characters generally refer to the same parts throughout the several views. The drawings are not necessarily to scale; instead, emphasis is placed on illustrating the principles of the invention in general. In the following description, various embodiments of the invention will be described with reference to the following drawings, in which:

1A eine Querschnittansicht eines Chipgehäuses zeigt, 1A shows a cross-sectional view of a chip package,

1B eine Querschnittansicht eines Bonddrahts zeigt, 1B shows a cross-sectional view of a bonding wire,

2 einen schematischen Querschnitt zeigt, der einen Korrosionsprozess auf Metalloberflächen in einem Chipgehäuse abbildet, 2 shows a schematic cross-section depicting a corrosion process on metal surfaces in a chip package,

3A bis 3C schematische Querschnitte von Chipgehäusen gemäß diversen Ausführungsformen zeigen, 3A to 3C show schematic cross-sections of chip packages according to various embodiments,

4A bis 4C schematische Querschnitte von Chipgehäusen gemäß diversen Ausführungsformen zeigen, 4A to 4C show schematic cross-sections of chip packages according to various embodiments,

5A als schematische Querschnitte diverse Stufen von zwei alternativen Prozessen zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 5A Figure 12 shows, as schematic cross sections, various stages of two alternative processes for forming an electrical contact according to various embodiments,

5B als einen schematischen Querschnitt eine Stufe eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 5B FIG. 2 shows, as a schematic cross section, a stage of a process for forming an electrical contact according to various embodiments, FIG.

5C als zwei schematische Querschnitte eine Stufe eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß zwei unterschiedlichen Ausführungsformen zeigt, 5C FIG. 2 shows, as two schematic cross sections, one stage of a process for forming an electrical contact according to two different embodiments,

5D als einen schematischen Querschnitt eine Stufe eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 5D FIG. 2 shows, as a schematic cross section, a stage of a process for forming an electrical contact according to various embodiments, FIG.

6 als schematische Querschnitte ausführliche Aspekte eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 6 shows as schematic cross sections detailed aspects of a process for forming an electrical contact according to various embodiments,

7 schematische Querschnitte von zwei Stufen eines Verfahrens zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 7 shows schematic cross sections of two stages of a method for forming an electrical contact according to various embodiments,

8A und 8B jeweils als schematische Querschnitte diverse Stufen eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigen, 8A and 8B show, as schematic cross sections, various stages of a process for forming an electrical contact according to various embodiments,

9 als schematische Querschnitte diverse Stufen eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 9 shows, as schematic cross sections, various stages of a process for forming an electrical contact according to various embodiments,

10 schematische Zeichnungen von zwei Stufen eines Verfahrens zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 10 shows schematic drawings of two stages of a method for forming an electrical contact according to various embodiments,

11 einen Prozessfluss für ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 11 shows a process flow for a method of forming a chip package according to various embodiments,

12 einen Prozessfluss für ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 12 shows a process flow for a method of forming a chip package according to various embodiments,

13 einen Prozessfluss für ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, 13 shows a process flow for a method of forming a chip package according to various embodiments,

14 einen Prozessfluss für ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt, und 14 shows a process flow for a method of forming an electrical contact according to various embodiments, and

15 einen Prozessfluss für ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen zeigt. 15 shows a process flow for a method of forming an electrical contact according to various embodiments.

Beschreibungdescription

Die folgende ausführliche Beschreibung betrifft die begleitenden Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Einzelheiten und Ausführungsformen zeigen, in welchen die Erfindung umgesetzt werden kann.The following detailed description refers to the accompanying drawings, which, for purposes of illustration, show specific details and embodiments in which the invention may be practiced.

Das Wort „beispielhaft” wird hier mit der Bedeutung „als ein Beispiel, eine Instanz oder Veranschaulichung dienend” verwendet. Irgendeine Ausführungsform oder ein Konzept, das hier als „beispielhaft” beschrieben ist, darf nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Konzepten ausgelegt werden.The word "exemplary" is used herein to mean "serving as an example, instance, or illustration." Any embodiment or concept described herein as "exemplary" should not necessarily be construed as preferred or advantageous over other embodiments or concepts.

Das Wort „über”, das in Zusammenhang mit einem abgelagerten Material, das „über” einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, verwendet wird, kann hier mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgelagerte Material „direkt auf”, zum Beispiel in direktem Kontakt mit der betreffenden Seite oder Oberfläche gebildet werden kann. Das Wort „über”, das in Zusammenhang mit einem abgelagerten Material, das „über” einer Seite oder Oberfläche gebildet wird, verwendet wird, kann hier mit der Bedeutung verwendet werden, dass das abgelagerte Material „indirekt auf” der betreffenden Seite oder Oberfläche mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten, die zwischen der betreffenden Seite oder Oberfläche und dem abgelagerten Material eingerichtet sind, gebildet werden kann.The word "about" that is related to a deposited material that is "about" a page or surface formed, may be used herein to mean that the deposited material may be formed "directly on," for example, in direct contact with the particular side or surface. The word "about" used in connection with a deposited material formed "over" a page or surface can be used herein to mean that the deposited material is "indirectly on" the particular page or surface one or more additional layers arranged between the respective side or surface and the deposited material can be formed.

Diverse Aspekte der Offenbarung sind für Vorrichtungen bereitgestellt, und diverse Aspekte der Offenbarung sind für Verfahren bereitgestellt. Es ist klar, dass die grundlegenden Eigenschaften der Vorrichtungen auch für die Verfahren und umgekehrt gelten. Zur Kürze wurde daher eine doppelte Beschreibung solcher Eigenschaften eventuell weggelassen.Various aspects of the disclosure are provided for devices, and various aspects of the disclosure are provided for methods. It is clear that the basic characteristics of the devices also apply to the methods and vice versa. For brevity, therefore, a duplicate description of such properties may have been omitted.

Viele der hier präsentierten Beispiele betreffen eine „schwefelinduzierte Korrosionserscheinung” mit Kupfer (Cu), das Cu-Sulfid (CuSx) als Korrosionsprodukt hat, oder mit Silber (Ag), das Silbersulfid (AgSx) als Korrosionsprodukt hat. Zu bemerken ist, dass Kupfer/Silber, Schwefel und ihre Reaktionsprodukte nur als repräsentative Beispiele von Reaktionspartnern bzw. Reaktionsprodukt einer chemischen Reaktion verstanden werden sollten, die die Korrosionserscheinungen hervorruft, und nicht als die einzigen und exklusiven Reaktionspartner, das einzige und exklusive Reaktionsprodukt bzw. die einzige und exklusive Korrosionserscheinung. Beispiele von Materialien bzw. Bonddrähten, von welchen man erwarten kann, dass sie von der Korrosionserscheinung befallen werden, weisen Cu-Draht, Palladium(Pd)-beschichteten Cu-Draht, Au/Pd-beschichteten Cu-Draht, Pd-dotierten Cu-Draht, Cu-Draht dotiert mit anderen Edelmetallen, Ag-Draht, dotierte Ag-Drähte und beschichtete Ag-Drähte auf. Ähnliche Korrosionsreaktionen können mit diversen anderen Elementen, die in der Gruppe VI (oder 16) des Periodensystems der Elemente aufgelistet sind, auftreten (zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur). Eine Gegenwart von mehr als einem dieser Elemente kann die Korrosionserscheinung verschlimmern.Many of the examples presented here concern a "sulfur-induced corrosion phenomenon" with copper (Cu), which has Cu sulfide (CuS x ) as the corrosion product, or with silver (Ag), which has silver sulfide (AgS x ) as the corrosion product. It should be noted that copper / silver, sulfur and their reaction products should only be understood as representative examples of reactants or reaction product of a chemical reaction causing the corrosion phenomena and not as the only and exclusive reactants, the sole and exclusive reaction product or reaction product. the only and exclusive corrosion phenomenon. Examples of materials or bonding wires that may be expected to be affected by the corrosion phenomenon include Cu wire, palladium (Pd) -coated Cu wire, Au / Pd-coated Cu wire, Pd-doped Cu Wire, Cu wire doped with other precious metals, Ag wire, doped Ag wires, and coated Ag wires. Similar corrosion reactions may occur with various other elements listed in Group VI (or 16) of the Periodic Table of the Elements (for example, oxygen, sulfur, selenium, tellurium). A presence of more than one of these elements can aggravate the corrosion phenomenon.

Drähte, zum Beispiel Bonddrähte, Leiterrahmen, Pads und andere Oberflächen, die hier gezeigt sind, können ebenfalls als repräsentative Beispiele verstanden werden. Die Korrosionsreaktion kann auch auf anderen Oberflächen stattfinden (zum Beispiel auf Metalloberflächen) und auf Schnittstellen (zum Beispiel Metall-Packagingmaterial-Schnittstelle), die nicht explizit gezeigt sind.Wires, for example, bonding wires, lead frames, pads, and other surfaces shown herein may also be understood as representative examples. The corrosion reaction can also take place on other surfaces (for example on metal surfaces) and on interfaces (for example metal packaging material interface) which are not explicitly shown.

Kupfer hat einige herkömmlich verwendete Metalle bei einigen Halbleiteranwendungen ersetzt. Kupferdrähte können zum Beispiel an Stelle von Golddrähten, und Kupferschichten, zum Beispiel Metallisierungsschichten, können an Stelle von Aluminiumschichten verwendet werden.Copper has replaced some commonly used metals in some semiconductor applications. For example, copper wires may be substituted for gold wires, and copper layers, such as metallization layers, may be used instead of aluminum layers.

In den Halbleiterindustrien kann ein Übergang von Aluminium (Al) auf Kupfer (Cu) zum Beispiel mehrere Gründe haben. Ein Damascene-Prozess genannter Prozess, der zum Bilden einer strukturierten Kupferschicht durch Ablagern von Kupfer in Öffnungen, die in einem Substrat ausgebildet sind, verwendet werden kann, kann zum Beispiel einer der wichtigsten treibenden Faktoren für Logikvorrichtungen sein, um Leistungen der Wärmeableitung und elektrischen Leitung zu verbessern.In the semiconductor industries, for example, a transition from aluminum (Al) to copper (Cu) may have several causes. For example, a process called a damascene process, which may be used to form a patterned copper layer by depositing copper into openings formed in a substrate, may be one of the most important driving factors for logic devices to provide heat dissipation and electrical conduction services to improve.

Eine Entwicklung einer so genannten „Power Cu metallization technology” (Leistungs-Cu-Metallisierungs-Technologie), bei der eine Kupfermetallisierung verwendet werden kann, um hohe Leistungsmengen zu übertragen, zielt auf das Nutzen günstiger Eigenschaften, die durch ein Ersetzen von Al-Technologie durch Cu-Technologie entstehen, ab. Dadurch kann ein geeigneter und zuverlässiger Metallstapel, der längere Lebensdauer und höhere Kurzschlussfestigkeit als derzeit mit der Standard-Al-Technologie erreichbar erlauben kann, erzielt werden. Eine dicke Cu-Schicht kann fähig sein, Wärme, die zu der Chipvorderseite hochkommt, effektiver abzuleiten als nur durch Verwenden von Al möglich sein kann. Je dicker das Cu, desto besser die oben erwähnten Leistungen.A development of so-called "Power Cu metallization technology", in which copper metallization can be used to transfer high power levels, aims to take advantage of favorable properties by replacing Al technology caused by Cu technology, from. Thereby, a suitable and reliable metal stack, which can allow longer life and higher short-circuit resistance than currently achievable with the standard Al technology, can be achieved. A thick Cu layer may be able to dissipate heat that comes up to the chip front more effectively than can be possible only by using Al. The thicker the Cu, the better the above mentioned performances.

Der Gebrauch von Cu-Trägern, zum Beispiel für mindestens einen Abschnitt einer Metallisierungsschicht, kann jedoch auch mehrere Nachteile haben, worunter Belastung, die auf den Chip ausgeübt wird, Cu-Verschmutzung des Chips und Korrosion des Metalls, zum Beispiel des Cu, die schwerwiegendsten sein können.However, the use of Cu supports, for example for at least a portion of a metallization layer, can also have several disadvantages, including stress placed on the chip, Cu contamination of the chip and corrosion of the metal, for example Cu, the most severe could be.

Eine hohe Zugbelastung, die durch eine abgelagerte Cu-Schicht entsteht, kann einen Wafer zum Biegen veranlassen, was Backend-Vorgänge schwierig oder sogar unmöglich machen kann. Das kann ähnlich auch für einen Chip gelten, sobald die Wafer durchgesägt werden und die Chips (auch Dies genannt) den Packaging-Vorgängen unterworfen werden.A high tensile load created by a deposited Cu layer can cause a wafer to bend, making backend operations difficult or even impossible. This can similarly apply to a chip as soon as the wafers are sawn through and the chips (also called dies) are subjected to the packaging processes.

Der zweite Hauptnachteil des Verwendens von Cu kann durch eine einfache Diffusion von Cu-Ionen verursacht werden, zum Beispiel in benachbartes Material, zum Beispiel Silicium, wobei die Kupferionen mit dem Silicium (Si) reagieren können, um große CuSi-Körner zu bilden, die wiederum die Leistungen der Vorrichtung und folglich die Lebensdauer der Vorrichtung gefährden können.The second major drawback of using Cu can be caused by a simple diffusion of Cu ions, for example into adjacent material, for example silicon, where the copper ions with can react with silicon (Si) to form large CuSi grains, which in turn can endanger the performance of the device and consequently the life of the device.

Um Gefahren, die aus einer Verwendung dicker CU-Schichten hervorgehen, zu minimieren, wurde mehrere Jahre lang ein optimierter „Cu-Barriere”-Stapel entwickelt. Die Barriere kann erforderlich sein, um eine doppelte Aufgabe zu erfüllen: erstens, um das Migrieren von Kupferionen daran zu hindern, eine Oberfläche des Siliciummaterials zu erreichen, und, zweitens, um die Zugbelastung auszugleichen. Es wurden bereits mehrere Stapel getestet, um die beiden erwähnten Ziele zu verwirklichen. Die Stapel können Metalle wie zum Beispiel W, Ti, TiN, Ta, TaN usw. oder Kombinationen dieser aufweisen. Die Metalle können gemäß unterschiedlichen Ablagerungstechniken abgelagert werden, wie zum Beispiel Kathodenzerstäuben oder Abscheiden aus der Gasphase (CVD), so dass verarbeitbare und zuverlässige Chips auf Wafer-Niveau bereits erhalten wurden.In order to minimize dangers resulting from the use of thick CU layers, an optimized "Cu barrier" stack was developed for several years. The barrier may be required to accomplish a dual objective: first, to prevent the migration of copper ions from reaching a surface of the silicon material and, second, to balance the tensile load. Several stacks have already been tested to achieve the two goals mentioned above. The stacks may include metals such as W, Ti, TiN, Ta, TaN, etc., or combinations thereof. The metals may be deposited according to different deposition techniques such as sputtering or CVD so that processable and reliable wafer-level chips have already been obtained.

Trotz dieser Entwicklungen in der Leistungs-Cu-Technologie auf dem Wafer-Niveau kann ein einschränkender Faktor mitspielen, wenn ein Bondingprozess in Betracht gezogen wird. Ein auf Cu basierender Drahtbondingprozess kann wünschenswert sein, um eine Kompatibilität einer Metallkontaktstruktur, zum Beispiel eines Drahts, mit dem Pad-Metall sicherzustellen. Ein solches Ersetzen eines Standarddrahtmaterials (zum Beispiel Gold) durch Kupfer stellt vor neue Herausforderungen.Despite these developments in wafer-level power Cu technology, a limiting factor may be involved when considering a bonding process. A Cu-based wire bonding process may be desirable to ensure compatibility of a metal contact structure, such as a wire, with the pad metal. Such replacement of a standard wire material (for example gold) with copper poses new challenges.

Mechanische Eigenschaften des Kupfers können in der Hauptsache für ein sehr schmales Prozessfenster innerhalb der aktuellen Bondingtechnologie verantwortlich sein, das heißt ein sehr begrenzter Satz von Parametern, unter welchen ein Bonden ausgeführt werden kann, so dass nur sehr wenige Lösungen verfügbar sein können, um einen zuverlässigen Prozess zu finden, um eine Kompatibilität zwischen dem verfügbaren Cu-Bonden und dem Cu-Barrierenstapel sicherzustellen.Mechanical properties of copper may be mainly responsible for a very narrow process window within current bonding technology, that is, a very limited set of parameters under which bonding can be performed so that very few solutions may be available to provide a reliable one To find a process to ensure compatibility between the available Cu bonding and the Cu barrier stack.

Ein Hauptansatz für eine Lösung in diese Richtung kann bisher eine Erhöhung der Cu-Stärke gewesen sein, die wiederum zu zusätzlicher Belastung auf dem Chip führen kann, aus der weitere Herausforderungen für das Chiplöten (auf der Rückseite) resultieren können. Auch bei der erhöhten Stärke der Cu-Metallisierung kann sich ferner eine Herausforderung aus dem Cu-Bondingprozess, der zum Beispiel ein Wedge-Bondingprozess sein kann, ergeben. Eine Cu-Cu-Schnittstelle des Bond-Wedges und der Metallisierungsoberfläche kann zu der Diffusionsbarriere aufgrund von Ultraschallleistung, die während des Bondens angelegt wird, bewegt werden. In Extremfällen kann dies einen Pfad für kontaminierende Ionen durch die Metallisierung zu der Diffusionsbarriere bilden.A major approach to a solution in this direction has heretofore been an increase in Cu strength, which in turn can lead to additional stress on the chip, which may result in further challenges for chip soldering (on the backside). Furthermore, even with the increased strength of the Cu metallization, a challenge may arise from the Cu bonding process, which may be, for example, a wedge bonding process. A Cu-Cu interface of the bonding wedge and the metallization surface may be moved to the diffusion barrier due to ultrasonic power applied during bonding. In extreme cases, this may form a path for contaminating ions through the metallization to the diffusion barrier.

Die Cu-Wedge-Bond-Verbindungen können ferner schwaches Bonden und schwache Haftung aufweisen. Eine Cu-Cu-Verbindung kann eine saubere Cu-Oberfläche erfordern, zum Beispiel auf einem Chippad und/oder auf einem Kontaktflächenbereich, zum Beispiel einem Leiterrahmen. Während des Drahtbondingprozesses kann die (saubere) Cu-Oberfläche Wärme ausgesetzt werden, zum Beispiel um oder über 200°C, was zu einer Oxidation der Cu-Oberfläche und daher zu einem schwachen Cu-Cu-Bonden führen kann.The Cu wedge-bond joints may also exhibit weak bonding and weak adhesion. A Cu-Cu compound may require a clean Cu surface, for example on a chip pad and / or on a pad area, for example a lead frame. During the wire bonding process, the (clean) Cu surface can be exposed to heat, for example, around or above 200 ° C, which can lead to oxidation of the Cu surface and therefore weak Cu-Cu bonding.

Um eine Oxidation während des Bondens zu vermeiden, können die Kontaktflächenbereiche, zum Beispiel Chippad, Leiterrahmen usw., mit Edelmetallen überzogen werden (zum Beispiel Gold (Au), Silber (Ag) oder Palladium (Pd)). Insbesondere bei Fällen, bei welchen die Beschichtungen eine glatte, nicht aufgeraute Oberfläche haben können, können diese Bonds, zum Beispiel Cu-Wedge-Bond-Verbindung, jedoch auch schwaches Bonden und schwache Haftung zeigen. Das kann insbesondere bei einem Belastungsfall, zum Beispiel Wärmebelastung, zum Beispiel nach einem Zuverlässigkeitstest, der Fall sein.To avoid oxidation during bonding, the contact surface areas, for example, Chippad, lead frames, etc., may be coated with precious metals (for example, gold (Au), silver (Ag), or palladium (Pd)). In particular, in cases where the coatings may have a smooth, non-roughened surface, these bonds, for example, Cu wedge-bond, may exhibit weak bonding and weak adhesion. This may be the case in particular in the event of a load, for example heat load, for example after a reliability test.

Im Allgemeinen können herkömmliche Cu-Bond-Verbindungen oft und leichter (zum Beispiel leichter als Verbindungen, die Golddraht verwenden) Korrosion bei Stresstests, die Feuchtigkeitsniveaus verwenden, erfahren.In general, conventional Cu-bond joints can often and more easily (for example, more easily than gold wire-based joints) experience corrosion in stress tests that use moisture levels.

Um diese Probleme zu überwinden, bieten Bonddrahthersteller zum Beispiel Cu-Drähte an, die mit Edelmetallen, wie zum Beispiel Pd, Pt oder Au oder Pd und Au, beschichtet sein können, oder die mit solchen Edelmetallen dotiert werden können. Ähnlich können Ag-Drähte mit Edelmetallbeschichtung oder -dotierung angeboten werden. Man erwartete, dass solche Edelmetallbeschichtungen und -dotierungen die Oxidations- und Korrosionsprobleme, die oben erwähnt wurden, signifikant verringern. Ein typisches Beispiel eines solchen beschichteten Drahts 110a ist in 2B gezeigt. Der beschichtete Draht 110a kann einen Kern 110a0, der zum Beispiel Kupfer aufweist oder aus Kupfer besteht, eine Diffusionsschicht 110a1, die Kupfer-Palladium Cu-Pd aufweisen oder aus Kupfer-Palladium bestehen kann, eine Palladiumschicht 110a2 und eine Gold-Palladiumschicht 110a3 aufweisen.For example, in order to overcome these problems, bonding wire manufacturers offer Cu wires which may be coated with noble metals such as Pd, Pt or Au or Pd and Au, or which may be doped with such noble metals. Similarly, Ag wires can be offered with noble metal coating or doping. It was expected that such noble metal coatings and dopants would significantly reduce the oxidation and corrosion problems mentioned above. A typical example of such a coated wire 110a is in 2 B shown. The coated wire 110a can be a core 110a0 For example, which comprises copper or consists of copper, a diffusion layer 110a1 having copper-palladium Cu-Pd or may consist of copper-palladium, a palladium layer 110a2 and a gold-palladium layer 110a3 exhibit.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Edelmetallbeschichtungen und -dotierungen von Cu- oder Ag-Drähten und andere neue oder modifizierte Materialien signifikant (vielleicht sogar ausschließlich) zu einem neuen Korrosionsproblem, das unten ausführlicher erklärt wird, beitragen können. However, it has been found that the noble metal coatings and dopants of Cu or Ag wires and other new or modified materials can significantly (perhaps even exclusively) contribute to a new corrosion problem, which will be explained in more detail below.

Das Problem wurde erst kürzlich beobachtet, und bisher scheint keine Lösung gefunden worden zu sein. Gründe, warum das Problem in der Vergangenheit nicht beobachtet wurde, können aufweisen, dass in der Vergangenheit in der Hauptsache Au-Draht verwendet wurde, während Cu-Draht (und insbesondere diverse neue Sorten dotierten und beschichteten Cu- oder anderen Drahts) erst vor kurzem eingeführt wurde, dass neue Materialien und Oberflächen in die elektronischen Gehäuse erst vor kurzem eingeführt wurden, dass Änderungen an der Verbindung der Formmasse und anderen Packagingmaterials von Lieferanten erst kürzlich ausgeführt wurden (zum Beispiel Einstellen der Formmasse, um ein Haften an neuen Leiterrahmen-Oberflächen, wie zum Beispiel Pd Au oder AuAg zu verbessern, zum Beispiel zu erhöhen), und dass Vorrichtungen in neuen und aggressiveren Anwendungen erst kürzlich verwendet wurden (zum Beispiel Betrieb bei Temperaturen von 150°C und darüber während längerer Dauer (zum Beispiel 1000 Stunden und weit darüber), oder bei Umgebungsbedingungen, die korrosive Komponenten (zum Beispiel Abgase) enthalten), oder bei neueren Anwendungen auf dem Automobil- und Industriemarkt, die Betrieb während Zeitspannen von insgesamt 45.000 Stunden (LKWs) oder Betrieb bei 70°C für 7000 Stunden bei Hybrid-Elektrofahrzeuganwendungen fordern.The problem has been recently observed, and so far no solution seems to have been found. Reasons why the problem has not been observed in the past may indicate that in the past mainly Au wire was used, whereas Cu wire (and in particular various new grades of doped and coated Cu or other wire) has only recently been used It has been introduced that new materials and surfaces have recently been introduced into the electronic housings, that changes to the bonding of the molding compound and other packaging materials by suppliers have been made recently (for example, adjusting the molding compound to adhere to new leadframe surfaces, such as increasing or increasing Pd Au or AuAg, for example) and that devices have recently been used in new and more aggressive applications (e.g., operating at temperatures of 150 ° C and above for extended periods of time (eg, 1000 hours and far above), or at ambient conditions, the corrosive components (for example exhaust gases) or in more recent applications in the automotive and industrial markets that require operation for a total of 45,000 hours (trucks) or 70 ° C operation for 7,000 hours in hybrid electric vehicle applications.

Bonddrähte eines bestimmten Typs (zum Beispiel Cu-Draht, Pd-beschichteter Cu-Draht, Au/Pd-beschichteter Cu-Draht, Pd-dotierter Cu-Draht, Cu-Draht dotiert mit anderen Edelmetallen, Ag-Draht, dotierte Ag-Drähte, beschichtete Ag-Drähte usw.) in gehäusten Produkten können während des Betriebs oder der Lagerung bei hohen Temperaturen oder während HTS-Tests oder nach Belastungskombinationen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit gefolgt von hoher Temperaturbelastung, zum Beispiel UHAST 48 h + HTGS bei 175°C, angegriffen und korrodiert werden.Bonding wires of a certain type (for example, Cu wire, Pd-plated Cu wire, Au / Pd-coated Cu wire, Pd-doped Cu wire, Cu wire doped with other noble metals, Ag wire, Ag doped wires , coated Ag wires, etc.) in packaged products may during operation or storage at high temperatures or during HTS tests or after load combinations, such as humidity followed by high temperature loading, for example UHT 48h + HTGS at 175 ° C , attacked and corroded.

Die Korrosion kann zu einer Schwächung oder zu einem Verlust von Bondhaftung an einem 1. und 2. Bond (zum Beispiel Nagelkopf an Pad, Wedge an Leiterrahmen oder Substrat) und/oder zu einer Schwächung der mechanischen Stärke des Drahts aufgrund von Materialverlust der Strukturänderung führen.The corrosion can result in weakening or loss of bond adhesion to a 1st and 2nd bond (eg, nail head to pad, wedge to lead frame or substrate) and / or weakening the mechanical strength of the wire due to material loss of the pattern change ,

Die Korrosion kann ferner zu einem elektrischen Versagen der Verbindung und der Vorrichtung während des Betriebs führen, bevor die voraussichtliche Lebensdauer erreicht wird. Es wurde beobachtet, dass Kerndrahtmaterial entlang der Edelmetallbeschichtung des Drahts kriecht und den gesamten Draht abdeckt. Zusätzlich wurde beobachtet, dass Kerndrahtmaterial unter bestimmten Umständen Dendriten in die Formmasse hinein bildet.The corrosion may also lead to electrical failure of the connection and the device during operation before the expected life is reached. It has been observed that core wire material creeps along the noble metal coating of the wire and covers the entire wire. In addition, it has been observed that under some circumstances core wire material forms dendrites into the molding compound.

Gemäß analytischen Untersuchungen, kann eine Grundursache für Korrosion der erwähnten Drahtmaterialien ein Angriff zum Beispiel von Cu-Metall zum Beispiel durch schwefelhaltige Komponenten sein, was zum Beispiel zur Bildung von CuSx-Verbindungen führt. Diese Korrosionsreaktion kann insbesondere an einem Umfang des 1. Bonds oder des 2. Bonds, an einer Schnittstelle des 1. Bonds und des 2. Bonds beobachtet werden (zum Beispiel am Pad, Leiterrahmen oder Substrat) und/oder innerhalb einer Drahtschleife (Entstehen von Lochkorrosion hinter geringfügigen Mängeln in der Beschichtung).According to analytical tests, a primary cause of corrosion of the said wire materials, for example, an attack may be Cu metal, for example, by sulfur-containing components, which leads x compounds, for example, the formation of CuS. This corrosion reaction can be observed, in particular, on a circumference of the 1st bond or the 2nd bond, at an interface of the 1st bond and the 2nd bond (for example on the pad, lead frame or substrate) and / or within a wire loop (formation of Pitting after minor defects in the coating).

1A zeigt eine Querschnittansicht eines Chipgehäuses 100, und 1B zeigt eine Querschnittansicht eines Bonddrahts 100a. 1A shows a cross-sectional view of a chip package 100 , and 1B shows a cross-sectional view of a bonding wire 100a ,

2 zeigt einen schematischen Querschnitt 200, der einen Korrosionsprozess auf Metalloberflächen in einem Chipgehäuse abbildet. 2 shows a schematic cross section 200 , which depicts a corrosion process on metal surfaces in a chip package.

Das Chipgehäuse kann einen Chip 106 aufweisen. Der Chip 106 kann eine Chipbasis 106b aufweisen, die zum Beispiel ein Halbleitermaterial, zum Beispiel Silicium, aufweisen oder daraus bestehen kann. Der Chip 106 kann ferner eine Chipmetalloberfläche 106m aufweisen, die durch eine Haubenschicht 106c geschützt sein kann, die elektrisch leitend sein kann, zum Beispiel eine Edelmetallbeschichtungsschicht, die zum Beispiel Pd und/oder Au aufweist. Der Chip 106 kann ferner einen Chipkantenbereich 106e aufweisen.The chip housing can be a chip 106 exhibit. The chip 106 can be a chip base 106b which may comprise or consist of, for example, a semiconductor material, for example silicon. The chip 106 may further include a chip metal surface 106m have, by a hood layer 106c may be protected, which may be electrically conductive, for example, a noble metal coating layer having, for example, Pd and / or Au. The chip 106 may further include a chip edge region 106e exhibit.

Das Chipgehäuse kann ferner eine Metallkontaktstruktur 110 aufweisen, die den Chip 106 (an dem Chipmetall 106m) elektrisch kontaktieren kann. Die Metallkontaktstruktur 110 kann einen Draht 110a aufweisen, der der Abschnitt der Metallkontaktstruktur 110 sein kann, der elektrisch und physisch den Chip 106 in einem Kontaktbereich 218 kontaktiert. Der elektrisch leitende Kontakt kann als ein so genannter Nagelkopfkontakt (aufgrund einer Nagelkopfform des Kontaktendes des Drahts 110a) ausgebildet sein. Der Draht 110a kann identisch oder ähnlich wie der Draht 110a, der in 1A und 1B gezeigt ist, sein.The chip package may further include a metal contact structure 110 have the chip 106 (on the chip metal 106m ) can contact electrically. The metal contact structure 110 can a wire 110a comprising the portion of the metal contact structure 110 that can be electrically and physically the chip 106 in a contact area 218 contacted. The electrically conductive contact may be referred to as a so-called nail-head contact (due to a nail-head shape of the contact end of the wire 110a ) be formed. The wire 110a may be identical or similar to the wire 110a who in 1A and 1B is shown to be.

Die Metallkontaktstruktur 110 kann ferner einen Abschnitt 110b aufweisen. Der Abschnitt 110b der Metallkontaktstruktur kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Draht 110a und einer Außenseite des Gehäuses bereitstellen. Ein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Draht 110a und dem Abschnitt 110b der Metallkontaktstruktur 110 kann keilförmig sein (die Keilform kann durch einen Druck, der während eines Kontaktierungsprozesses angelegt wird, verursacht werden). The metal contact structure 110 may also have a section 110b exhibit. The section 110b The metal contact structure may be an electrically conductive connection between the wire 110a and provide an outside of the housing. An electrically conductive contact between the wire 110a and the section 110b the metal contact structure 110 may be wedge-shaped (the wedge shape may be caused by pressure applied during a contacting process).

Das Chipgehäuse kann ferner Packagingmaterial 224, hier auch Formmasse genannt, aufweisen. Das Packagingmaterial 224 kann zum Beispiel ein Harz oder irgendein anderes geeignetes dielektrisches Packagingmaterial 224 aufweisen, das verwendet werden kann, um wenigstens teilweise um den Chip 106 und die Metallkontaktstruktur 110 geformt zu werden. Das Packagingmaterial 224 kann den Chip 106 und die Metallkontaktstruktur 110 mindestens teilweise kapseln. Das Packagingmaterial 224 kann in physischem Kontakt mit Oberflächen, zum Beispiel Metalloberflächen, des Chips 106 und/oder der Metallkontaktstruktur 110 sein. Das Packagingmaterial 224 kann zum Beispiel um den Chip 106 und die Metallkontaktstruktur 110 geformt sein. Der Chip und die Metallkontaktstruktur können zum Beispiel hermetisch durch das Packagingmaterial 224 gekapselt sein, wobei nur die Enden der Metallkontaktstruktur 110 und optional eine Rückseite des Chips 106 frei von dem Kapselungsmaterial 224 sind, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Chip 106 und einer Außenseite des Chipgehäuses bereitzustellen.The chip package may further include packaging material 224 , here also called molding material, have. The packaging material 224 For example, a resin or any other suitable dielectric packaging material 224 which can be used to at least partially around the chip 106 and the metal contact structure 110 to be molded. The packaging material 224 can the chip 106 and the metal contact structure 110 at least partially encapsulate. The packaging material 224 can be in physical contact with surfaces, for example metal surfaces, of the chip 106 and / or the metal contact structure 110 be. The packaging material 224 for example, around the chip 106 and the metal contact structure 110 be shaped. For example, the chip and the metal contact structure may be hermetically sealed by the packaging material 224 be encapsulated with only the ends of the metal contact structure 110 and optionally a back side of the chip 106 free of the encapsulating material 224 are to make an electrically conductive connection between the chip 106 and an outside of the chip package.

Man hat beobachtet, dass gehäuste Produkte, zum Beispiel Metalloberflächen, in dem Chipgehäuse 100, zum Beispiel die Metalloberfläche 106m des Chips 106 und/oder der Metallkontaktstruktur 110, die den Chip 106 elektrisch kontaktiert, während des Betriebs oder der Lagerung bei hohen Temperaturen oder während Hochtemperaturlagerungs(HTS)-Tests angegriffen und korrodiert werden können. Eine schädliche Auswirkung anderer Faktoren (zum Beispiel Feuchtigkeit, Vorspannung usw.) kann nicht ausgeschlossen werden. Die Korrosionsreaktion kann ferner nicht auf hohe Temperaturen (zum Beispiel ≥ 150°C) begrenzt sein. Es wird beobachtet, dass sie bei signifikant niedrigeren Temperaturen, sogar hinunter bis zur Raumtemperatur auftritt.It has been observed that packaged products, for example metal surfaces, are in the chip package 100 , for example the metal surface 106m of the chip 106 and / or the metal contact structure 110 that the chip 106 electrically contacted, during operation or storage at high temperatures or during high temperature storage (HTS) tests can be attacked and corroded. A detrimental effect of other factors (eg humidity, bias, etc.) can not be excluded. Further, the corrosion reaction can not be limited to high temperatures (for example, ≥150 ° C). It is observed to occur at significantly lower temperatures, even down to room temperature.

Eine Rate der Reaktion kann von mehreren Parametern abhängen, wie zum Beispiel Konzentrationen diverser Spezies, Temperatur, Textur und Verbindung von Metallen, Feuchtigkeitsniveau usw., und eine Auswirkung auf die Betriebslebensdauer von Vorrichtungen kann daher viel schädlicher sein als ursprünglich bei rein thermisch beschleunigten Untersuchungen beobachtet wird.A rate of the reaction may depend on several parameters, such as concentrations of various species, temperature, texture and compound of metals, moisture level, etc., and an effect on the operating life of devices may therefore be much more harmful than originally observed in purely thermally accelerated studies becomes.

Die Korrosion kann zu einer Schwächung oder zu einem Verlust von Haftung an einem 1. Bond (der zum Beispiel ein Bond eines so genannten „Nagelkopfs” des Drahts 110a an dem Chip 106, zum Beispiel an einer Metalloberfläche 106m des Chips 106, die auch ein Pad, ein Bond-Pad oder ein Metall-Pad genannt werden kann, sein kann) und/oder an einem 2. Bond (der zum Beispiel ein Bond eines so genannten „Wedges” (zum Beispiel ein gepresstes und daher keilförmiges Ende des Drahts 110a) an dem zweiten Abschnitt 110b der Metallkontaktstruktur 110, zum Beispiel einem Leiterrahmen oder einem Substrat, sein kann) führen. Die Korrosion kann ferner zu einem elektrischen Versagen einer Verbindung und einer Vorrichtung, zum Beispiel des Chipgehäuses, während des Betriebs führen, bevor die voraussichtliche Lebensdauer erreicht wird. Die Zuverlässigkeit der Vorrichtung, zum Beispiel des Chipgehäuses, kann daher verringert sein.The corrosion can result in weakening or loss of adhesion to a first bond (such as a so-called "nail head" bond of the wire) 110a on the chip 106 , for example on a metal surface 106m of the chip 106 , which may also be called a pad, a bond pad or a metal pad) and / or on a second bond (for example a bond of a so-called "wedges" (for example a pressed and therefore wedge-shaped End of the wire 110a ) on the second section 110b the metal contact structure 110 , for example a leadframe or a substrate). The corrosion may also result in electrical failure of a connection and device, such as the chip package, during operation before the anticipated life is reached. The reliability of the device, for example the chip package, can therefore be reduced.

Korrosionserscheinungen, die an Chipgehäusen beobachtet wurden, können durch Elemente verursacht worden sein, die in Gruppe VI des Periodensystems der Elemente aufgelistet sind, zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur. Bei diesen beobachteten Beispielen kann sich eine Lage der Korrosion in der Hauptsache auf den Bonddraht 110a und seine Schnittstellen konzentrieren, zum Beispiel zu dem Bond-Pad (auf einer oberen Oberfläche des Chips 106) oder zu dem Leiterrahmen 110b.Corrosion phenomena observed on chip packages may have been caused by elements listed in Group VI of the Periodic Table of the Elements, for example, oxygen, sulfur, selenium, tellurium. In these observed examples, a location of corrosion may be due mainly to the bonding wire 110a and focus its interfaces, for example to the bond pad (on an upper surface of the chip 106 ) or to the lead frame 110b ,

Die Korrosion kann jedoch auf irgendeiner anderen Oberfläche oder einem anderen Material auftreten, das zu der Korrosionsreaktion, die unten beschrieben ist, neigt oder durch Komponenten, die die oben stehenden schädlichen Elemente enthalten, angegriffen werden kann. Eine Korrosionsgefahr kann insbesondere zunehmen, falls die jeweilige Oberfläche oder das Material (zum Beispiel die Metalloberfläche oder das Metallmaterial) in direktem Kontakt mit der schädlichen Komponente ist.However, the corrosion may occur on any other surface or material that is prone to the corrosion reaction described below or may be attacked by components containing the above harmful elements. In particular, a risk of corrosion may increase if the respective surface or material (for example, the metal surface or the metal material) is in direct contact with the harmful component.

Als ein Beispiel ist in 2 ein Korrosionsangriff auf dem Nagelkopf des Drahts 110a, dem Metallbond-Pad 106m des Chips 106 und auf dem Wedge-Ende des Drahts 110a gezeigt.As an example, in 2 a corrosion attack on the nail head of the wire 110a , the metal bond pad 106m of the chip 106 and on the wedge end of the wire 110a shown.

Bei diesem Beispiel kann das Bond-Pad 106m in der Hauptsache Kupfer(Cu)-Metall aufweisen. Die Korrosion kann jedoch leicht auftreten, falls das Bond-Pad 106m in der Hauptsache aus irgendeinem der oben erwähnten Metalle besteht, die dazu neigen, angegriffen zu werden, für welche Kupfer (Cu) nur ein Beispiel ist, und falls die obere Oberfläche des Pads 106m nicht geschützt wird.In this example, the bond pad 106m mainly copper (Cu) metal. However, corrosion can easily occur if the bond pad 106m consists mainly of any of the above-mentioned metals, which tend to be attacked, for which copper (Cu) is just one example, and if the upper surface of the pad 106m not protected.

Korrosion kann jedoch auch auftreten, falls das Pad 106m durch eine dünne (zum Beispiel dünner als 20 nm) Haubenschicht 106c zum Beispiel aus SiN, SiCN, Al2O3 oder anderen geschützt wurde. Eine solche Haubenschicht 106c kann verwendet werden, um eine Oxidation des (Cu)-Pads 106m in einer Umgebung nach dem Beenden eines Wafer-Produktionsprozesses zu vermeiden. Eine solche Haubenschicht 106c kann jedoch (absichtlich) durch eine Einwirkung eines Bondingprozesses gestört werden, um einen guten mechanischen und elektrischen Kontakt zu verwirklichen, sobald die einzelnen Chips 106 gehäust werden. An den gestörten Stellen kann exponiertes Kernmaterial zu dem Korrosionsangriff neigen. However, corrosion can also occur if the pad 106m through a thin (for example, thinner than 20 nm) hood layer 106c For example, SiN, SiCN, Al 2 O 3 or others have been protected. Such a hood layer 106c Can be used to oxidize the (Cu) pad 106m in an environment after completing a wafer production process. Such a hood layer 106c However, it may be disturbed (intentionally) by the action of a bonding process to achieve good mechanical and electrical contact once the individual chips 106 be housed. Exposed nuclear material may tend to corrode at the disturbed sites.

Die Korrosion kann laufend sein (insbesondere bei hohen Temperaturen, die zum Beispiel durch den Betrieb der Vorrichtung oder die Umgebungstemperatur verursacht werden können), und kann schließlich zu einem Bruch des mechanischen oder elektrischen Kontakts und zu einem Funktionsversagen der Vorrichtung führen.The corrosion may be ongoing (especially at high temperatures, which may be caused by device operation or ambient temperature, for example), and may eventually result in breakage of the mechanical or electrical contact and failure of the device.

Die Korrosionsreaktion kann nicht auf das Auftreten allein bei Oberflächen und Materialien, die in der Hauptsache aus Cu-Metall bestehen, beschränkt sein, sondern kann auch bei Oberflächen oder Materialien, wie oben beschrieben, auftreten, und die durch Komponenten, die schädliche Elemente enthalten, angegriffen werden können.The corrosion reaction may not be limited to occurrence only on surfaces and materials consisting mainly of Cu metal, but may also occur on surfaces or materials as described above, and may be caused by components containing harmful elements. can be attacked.

Die Korrosionsreaktion kann außerdem nicht auf das Auftreten an dem Chip-Pad 106m beschränkt sein. Im Allgemeinen können Oberflächen oder Gehäusekomponenten, die zu der Korrosionserscheinung neigen, Bond- oder Kontaktpads 106m (entweder mit anfänglicher Haubenschicht 106c, auch Schutzschicht genannt, oder ohne), den Abschnitt 110b der Metallkontaktstruktur 110, zum Beispiel Leiterrahmen, oder andere Substratmaterialien, die die oben erwähnten Metalle enthalten, andere Verbindungen als Bonddrähte, die einen elektrischen Kontakt zwischen einem Chip und einem Gehäusesubstrat, zwischen mehreren Chips oder zwischen Chip und anderen Materialien bereitstellen, die die Metallkontaktstruktur 110 oder andere Metallkontaktstrukturen aufweisen, aufweisen. Solche Verbindungen können Bumps und Mikro-Bumps, Ständer, Clips, Federn, Metallfüllungen in zum Beispiel „Durchverkapselung-” oder „Durchformmassen-” oder „Durchsilicium”-Durchkontaktierungen oder andere Verbindungen für dreidimensionale oder vertikale Verbindung, Metallschichten auf oder in einem (zum Beispiel Polymer-)Substrat des Gehäuses, Chip-Oberseiten-Vorderseitenmetallisierung, Neuverteilungsschichten, Chip-Rückseitenmetallisierung, passive Komponenten (zum Beispiel Induktoren, Kondensatoren, Widerstände) entweder auf dem Chip oder in dem Gehäuse und andere Oberflächen und Komponenten, die mit den schädlichen Komponenten in Kontakt geraten, aufweisen.The corrosion reaction also can not affect the appearance on the chip pad 106m be limited. In general, surfaces or casing components prone to corrosion may be bonding or contact pads 106m (either with initial hood layer 106c , also called protective layer, or without), the section 110b the metal contact structure 110 For example, lead frames, or other substrate materials containing the aforementioned metals, include bonds other than bond wires that provide electrical contact between a chip and a package substrate, between multiple chips, or between chip and other materials that support the metal contact structure 110 or other metal contact structures. Such joints may include bumps and micro-bumps, studs, clips, springs, metal fillings in, for example, "through-ply" or "through-mold" or "through-silicon" vias, or other three-dimensional or vertical interconnect interconnections, metal layers on or in one (e.g. Example, polymer) substrate of the package, chip topside front side metallization, redistribution layers, backside metallization, passive components (eg, inductors, capacitors, resistors) either on the chip or in the package, and other surfaces and components associated with the harmful components have come into contact.

Ein Modell für einen Mechanismus der Korrosionsreaktion ist unten beschrieben. Eine Sequenz von Prozessen des Mechanismus, die die Transportkinetik erklärt, und ein Verschlechterungsmechanismus sind schematisch in 2 für einen beispielhaften Fall eines Palladium(Pd)-beschichteten Kupfer(Cu)-Drahts kombiniert mit Schwefel-Spezies gezeigt. Das Modell kann ähnlich für andere Materialien und Materialkombinationen wie hier beschrieben gelten. Die einzelnen Prozesse des Mehrschrittprozesses sind durch FIG. von 1 bis 6 benannt.A model of a mechanism of the corrosion reaction is described below. A sequence of processes of the mechanism which explains the transport kinetics and a deterioration mechanism are schematically shown in FIG 2 for an exemplary case of a palladium (Pd) -coated copper (Cu) wire combined with sulfur species. The model may apply similarly to other materials and material combinations as described herein. The individual processes of the multi-step process are shown by FIG. from 1 to 6 named.

Bei dem in 2 gezeigten Beispiel bestehen der Nagelkopf in dem ersten Kontaktbereich 218, auch Bondbereich 218 genannt, und das Pad 106m grundlegend aus demselben Element (zum Beispiel Cu). Es ist daher nicht wahrscheinlich, dass sich ein galvanisches Element bildet, und der Mechanismus der Korrosion kann von den typischerweise beobachteten und in der Literatur beschriebenen unterschiedlich sein (zum Beispiel treten bei diesem Fall Korrosion in feuchter Atmosphäre, Bilden lokaler oder galvanischer Elemente, Korrosion über Bildung von Ionen wahrscheinlich nicht auf).At the in 2 As shown, the nail head are in the first contact area 218 , also bond area 218 called, and the pad 106m basically of the same element (for example, Cu). Therefore, it is not likely that a galvanic element will form, and the mechanism of corrosion may be different from those typically observed and described in the literature (for example, in this case, corrosion in a humid atmosphere, formation of local or galvanic elements, corrosion Formation of ions is unlikely to occur).

Schwefelhaltiges Material, wie zum Beispiel schwefelhaltige Moleküle 212 in dem Packagingmaterial 224 (die entweder absichtlich oder als Verschmutzung verfügbar gemacht werden), können sich durch das Packagingmaterial 224 (die Formmasse) verteilen (mit 1 gekennzeichnet).Sulfur-containing material, such as sulfur-containing molecules 212 in the packaging material 224 (which may be made either intentionally or as soiled) may be affected by the packaging material 224 distribute (the molding compound) (marked with 1).

Die schwefelhaltigen Moleküle 212 können leicht und katalytisch in einem großen Ausmaß, zum Beispiel bei niedrigen Temperaturen, zerlegt werden (mit 2 gekennzeichnet), was zu kleineren schwefelhaltigen Fragmenten 214 führt, die stark auf den Edelmetalloberflächen adsorbiert werden können, zum Beispiel Pd-Oberflächen, zum Beispiel die Beschichtung 110a3 des Drahts 110a (mit 3 gekennzeichnet).The sulfur-containing molecules 212 can be easily and catalytically decomposed to a large extent, for example, at low temperatures (marked 2), resulting in smaller sulfur-containing fragments 214 leads, which can be strongly adsorbed on the noble metal surfaces, for example, Pd surfaces, for example, the coating 110a3 of the wire 110a (marked with 3).

Die Zerfallsprodukte (adsorbierte schwefelhaltige Fragmente 214) können sich leicht und schnell entlang den Edelmetalloberflächen, zum Beispiel der Palladium(Pd)-Oberfläche (mit 4 gekennzeichnet), verteilen.The decay products (adsorbed sulfur-containing fragments 214 ) can easily and quickly spread along the noble metal surfaces, for example the palladium (Pd) surface (marked 4).

Wenn sie ungeschütztes Cu(oder ungeschütztes Ag)-Metall erreichen, können die adsorbierten schwefelhaltigen Fragmente (auch schwefelhaltige Spezies genannt) 214 unwiderruflich mit dem ungeschützten Metall reagieren, zum Beispiel mit dem ungeschützten Cu- oder Ag-Draht, um jeweils Kupfersulfid CuSx 216 oder Silbersulfid AgSx zu bilden (mit 5 gekennzeichnet). Ungeschützter Cu kann in der Hauptsache oder sogar ausschließlich an einer Stelle des 1. Bonds 218 und des 2. Bonds 220 aufgrund des Bondingprozesses verfügbar sein, zum Beispiel eines FAB(Free Air Ball)-Prozesses oder eines Wedge-Prozesses. Diese Verbindungsbereiche 218, 220 können sich daher schnell verschlechtern, was zu mechanisch schwachen Verbindungen und elektrischem Versagen führen kann. When they reach unprotected Cu (or unprotected Ag) metal, the adsorbed sulfur-containing fragments (also called sulphurous species) can 214 irrevocably react with the unprotected metal, for example, with the unprotected Cu or Ag wire to each copper sulfide CuS x 216 or silver sulfide AgS x (marked 5). Unprotected Cu may be in the main or even exclusively at one point of the 1st bond 218 and the 2nd bond 220 due to the bonding process, for example a FAB (Free Air Ball) process or a wedge process. These connection areas 218 . 220 can therefore deteriorate rapidly, which can lead to mechanically weak connections and electrical failure.

Die Reaktionsprodukte 216 (zum Beispiel CuSx oder AgSx) können leicht entlang von Oberflächen und Schnittstellen aufgrund von Kriechkorrosion (mit 6 gekennzeichnet) migrieren. Insbesondere Sulfide von Edelmetallen oder Halbedelmetallen (zum Beispiel Ag, Cu) können zu Kriechkorrosion auf Oberflächen von Edelmetallen (zum Beispiel Au, Pd) und auf Oberflächen organischer Materialien (zum Beispiel Polyimid, Formharz) neigen. Daher kann keine Selbst-Passivierung, sondern schnelle Korrosion solcher Metallverbindungen auftreten.The reaction products 216 (for example CuS x or AgS x ) can easily migrate along surfaces and interfaces due to creep corrosion (marked 6). In particular, sulfides of noble metals or semi-precious metals (for example, Ag, Cu) may be prone to creep corrosion on surfaces of noble metals (for example, Au, Pd) and on surfaces of organic materials (for example, polyimide, molding resin). Therefore, no self-passivation, but rapid corrosion of such metal compounds can occur.

Die Korrosionsreaktion kann durch die Gegenwart von Edelmetallen, wie zum Beispiel Pd, Pt, Au und/oder durch Legierungen, intermetallische Verbindungen oder durch feste Lösungen solcher Edelmetalle oder durch andere intermetallische Verbindungen, wie zum Beispiel AlCux, katalysiert oder verstärkt werden.The corrosion reaction can be catalyzed or enhanced by the presence of noble metals such as Pd, Pt, Au and / or alloys, intermetallics or solid solutions of such noble metals or other intermetallics such as AlCu x .

Eine Grundursache der Korrosion kann daher ein Angreifen von Metall, zum Beispiel Cu oder Ag, durch schwefelhaltige Komponenten (oder chemisch ähnliche Materialien aus der Gruppe VI des Periodensystems der Elemente, wie zum Beispiel O, Se, Te) sein, die zur Bildung von zum Beispiel CuSx-Verbindungen führen. Diese Korrosionsreaktion kann insbesondere an einem Umfang des 1. Bonds und/oder des 2. Bonds, an Schnittstellen des 1. Bonds und des 2. Bonds beobachtet werden (zum Beispiel am Pad, Leiterrahmen oder Substrat).A root cause of the corrosion may therefore be attacking metal, for example Cu or Ag, by sulfur-containing components (or chemically similar materials from Group VI of the Periodic Table of the Elements, such as O, Se, Te), which are used to form the Example CuS x compounds lead. This corrosion reaction can be observed in particular on a circumference of the first bond and / or the second bond, at interfaces of the first bond and the second bond (for example on the pad, lead frame or substrate).

Eine Quelle des Korrosionsmittels Schwefel (oder chemisch ähnlicher Materialien, wie hier erwähnt, zum Beispiel andere Elemente der Gruppe VI, zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur und/oder Polonium) kann zum Beispiel Komponenten des Packagingmaterials (die Formmasse) 224 aufweisen oder aus ihnen bestehen, in welchen der Chip 106 und die Metallkontaktstruktur 110 wenigstens teilweise gekapselt sein können. Die Komponenten der Formmasse 224, die als die Quelle des Korrosionsmittels wirken, können zum Beispiel ein Harzpolymer, Haftvermittler, Farbstoff usw., eine Verschmutzung, die in der Formmasse und in ihren Bestandteilen enthalten ist, sein. Andere Quellen des Korrosionsmittels können andere Komponenten innerhalb des Gehäuses sein oder aufweisen, zum Beispiel Klebstoff für Die-Attach, eine Verschmutzung, die darin enthalten ist, und/oder eine oder mehrere Komponenten oder Verschmutzung der Umgebung (zum Beispiel H2S, SO2, elementarer Schwefel usw.).For example, a source of the corrosive sulfur (or chemically similar materials as mentioned herein, for example, other Group VI elements, for example, oxygen, sulfur, selenium, tellurium, and / or polonium) may include components of the packaging material (the molding compound). 224 or consist of them, in which the chip 106 and the metal contact structure 110 at least partially encapsulated. The components of the molding compound 224 which act as the source of the corrosive agent may be, for example, a resin polymer, coupling agent, dye, etc., a contaminant contained in the molding material and its components. Other sources of the corrosive agent may be or include other components within the housing, for example adhesive for die attach, a contaminant contained therein, and / or one or more components or pollution of the environment (eg, H 2 S, SO 2 , elemental sulfur, etc.).

Eine Gesamtreaktionsrate kann durch weitere Zusatzstoffe und Verschmutzungen beeinflusst werden. Ionenfänger (zum Beispiel Fänger für Cl, OH) können zum Beispiel in der Formmasse vorliegen, und/oder Feuchtigkeit kann an oder nahe von Reaktionsstellen vorhanden sein. Die Korrosionsreaktion kann nicht auf hohe Temperaturen (zum Beispiel ≥ 150°C) beschränkt sein, sondern ihr Auftreten kann bei signifikant niedrigeren Temperaturen bis hinunter zur Raumtemperatur beobachtet werden. Die Rate der Korrosionsreaktion kann ferner von mehreren Parametern abhängen, wie zum Beispiel von der Konzentration diverser Spezies, Temperatur, Textur und Verbindung von Metallen, Feuchtigkeitsniveau, elektrische Vorspannung usw., und daher kann die Auswirkung auf die Betriebslebensdauer von Vorrichtungen viel schädlicher als anfänglich in rein thermisch beschleunigten Untersuchungen beobachtet sein. Für den intrinsischen Verschlechterungsmechanismus müssen mehrere weitere Einflussfaktoren in Gehäuse und Produktumgebung erwartet werden, die zu einem variierenden Ausmaß von Verschlechterung führen, das schwierig vorherzusagen und/oder zu kontrollieren ist.An overall reaction rate can be influenced by other additives and contaminants. For example, ion scavengers (for example, scavengers for Cl - , OH - ) may be present in the molding composition, and / or moisture may be present at or near reaction sites. The corrosion reaction can not be limited to high temperatures (eg, ≥150 ° C), but its occurrence can be observed at significantly lower temperatures down to room temperature. The rate of corrosion reaction may also depend on several parameters, such as the concentration of various species, temperature, texture and interconnection of metals, moisture level, electrical bias, etc., and therefore, the effect on the operating life of devices may be much more harmful than initially be observed purely thermally accelerated investigations. For the intrinsic degradation mechanism, several other factors of influence in housing and product environment must be expected, leading to a varying degree of degradation, which is difficult to predict and / or control.

Obwohl die Edelmetallbeschichtung 110a3 den Kupferkern 110a0 des Drahts 110a in den meisten Bereichen schützen kann, kann sie eine chemische Reaktion mit dem Schwefel in Bereichen katalysieren, in welchen das Kupfer nicht geschützt ist, zum Beispiel in den Kontaktbereichen 218, 220.Although the precious metal coating 110a3 the copper core 110a0 of the wire 110a In most areas, it can catalyze a chemical reaction with the sulfur in areas where the copper is not protected, for example in the contact areas 218 . 220 ,

Ein Transport adsorbierter Spezies 214 entlang den Edelmetalloberflächen, zum Beispiel entlang dem Draht mit der Beschichtung 110a3, kann sehr schnell sein.A transport of adsorbed species 214 along the precious metal surfaces, for example along the wire with the coating 110a3 , can be very fast.

Die Reaktionsprodukte 216 können zu Kriechkorrosion neigen, weshalb großvolumige Leerstellen wachsen können.The reaction products 216 can be prone to creep corrosion, which is why bulky voids can grow.

Gemäß diversen Ausführungsformen kann eine Qualität und/oder eine Zuverlässigkeit einer Verbindung in einem Chipgehäuse verbessert werden. According to various embodiments, a quality and / or reliability of a connection in a chip package can be improved.

Gemäß diversen Ausführungsformen kann vor dem Bilden einer Kupfer-Kupfer-Verbindung, zum Beispiel vor einem Bondingprozess, zum Beispiel zwischen einem ersten Abschnitt einer Metallkontaktstruktur und einem zweiten Abschnitt einer Metallkontaktstruktur eine Passivierungsschicht über mindestens einem Bereich des ersten Abschnitts der Metallkontaktstruktur gebildet werden. Die Passivierungsschicht kann aus Aluminiumoxid bestehen. Die Passivierungsschicht kann durch Atomlagenabscheidung (ALD) gebildet werden. Die Passivierungsschicht kann dünn genug sein, um eine elektrische Kontaktierung des Kupfers ohne ein teilweises Entfernen der Schicht vor dem Bonden zu erlauben. Mit anderen Worten kann die Passivierungsschicht da, wo das Bond gebildet wird, durch den Bondingprozess selbst entfernt werden. Eine Oxidation des Kupfers vor und/oder während des Bondingprozesses kann daher vermieden werden, und daher kann eine Kontaktqualität erhöht werden.According to various embodiments, prior to forming a copper-copper bond, for example, prior to a bonding process, for example, between a first portion of a metal contact structure and a second portion of a metal contact structure, a passivation layer may be formed over at least a portion of the first portion of the metal contact structure. The passivation layer may consist of aluminum oxide. The passivation layer can be formed by atomic layer deposition (ALD). The passivation layer may be thin enough to allow electrical contacting of the copper without partial removal of the layer prior to bonding. In other words, where the bond is formed, the passivation layer may be removed by the bonding process itself. Oxidation of the copper before and / or during the bonding process can therefore be avoided, and therefore, contact quality can be increased.

Gemäß diversen Ausführungsformen kann der Korrosionsangriff von Bonddrähten und/oder anderen Metalloberflächen in dem Chipgehäuse durch aggressive schwefelhaltige oder andere Komponenten entweder signifikant verringert oder vollständig vermieden werden. Das kann durch Bilden einer Schutzschicht auf (zum Beispiel Beschichten von) dem Draht und/oder seinen Schnittstellen zu dem Chip und/oder anderen Gehäusekomponenten, wie zum Beispiel Metalloberflächen, mit einer Schutzschicht nach einem elektrischen Kontaktieren des Chips, zum Beispiel Drahtbonden, aber vor dem Formen verwirklicht werden. Die Schutzschicht, zum Beispiel die Beschichtung, kann den Korrosionsangriff inhibieren, verringern oder verlangsamen. Daher kann die Verschlechterung der elektrisch leitenden Verbindung, zum Beispiel der Drahtverbindung, minimiert oder vollständig unterdrückt werden, und die schädliche Auswirkung auf die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Drahtverbindung kann signifikant verringert werden.According to various embodiments, the corrosion attack of bond wires and / or other metal surfaces in the chip package by aggressive sulfur-containing or other components can either be significantly reduced or completely avoided. This may be done by forming a protective layer on (for example, coating) the wire and / or its interfaces with the chip and / or other package components, such as metal surfaces, with a protective layer after electrically contacting the chip, for example wire bonding the forms are realized. The protective layer, for example the coating, can inhibit, reduce or slow down the corrosion attack. Therefore, the deterioration of the electrically conductive connection, for example, the wire connection, can be minimized or completely suppressed, and the detrimental effect on the reliability and service life of the wire connection can be significantly reduced.

Bei diversen Ausführungsformen kann einer Verbindungsverschlechterung durch Post-Bondingprozess-Behandlung von Vorrichtungen vorgebeugt werden. Eine Schutzbeschichtung spezifischer Oberflächen oder aller Oberflächen in einem Gehäuse nach dem Ausführen des Bondingprozesses oder allgemeiner des Kontaktierungsprozesses, kann ausgeführt werden.In various embodiments, link degradation may be prevented by post-bonding process treatment of devices. A protective coating of specific surfaces or all surfaces in a package after performing the bonding process, or more generally the bonding process, may be performed.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Beschichtungsmaterial nicht oder nicht nur aus einem oder mehreren Edelmetallen bestehen, die dafür bekannt sind, dass sie zum Beispiel schwefelhaltige Verbindungen stark adsorbieren und katalytisch zerlegen, und/oder die dafür bekannt sind, dass sie die schnelle Verteilung zum Beispiel schwefelhaltiger Fragmente entlang ihren Oberflächen unterstützen, und/oder die dafür bekannt sind, dass sie Kriechkorrosion von Reaktionsprodukten wie zum Beispiel CuSx oder AgSx, erlauben. Das Beschichtungs- oder Dotierungsmaterial kann ein oder mehrere Metalle aufweisen, die beständige Verbindungen bilden können, zum Beispiel mit korrosiven Elementen, zum Beispiel Metall-Schwefel-Verbindungen. Schwefel oder andere korrosive Fragmente können daher unwiderruflich gebondet und fixiert werden, und können zum Korrosionsangriff von Drahtkernmaterial nicht verfügbar sein.In various embodiments, the coating material may not consist of or may consist only of one or more precious metals known to strongly adsorb and catalytically decompose sulfur-containing compounds, for example, and / or which are known to promote rapid distribution, for example, of sulfur Support fragments along their surfaces, and / or are known to allow creep corrosion of reaction products such as CuS x or AgS x . The coating or doping material may comprise one or more metals capable of forming stable compounds, for example with corrosive elements, for example, metal-sulfur compounds. Thus, sulfur or other corrosive fragments may be irrevocably bonded and fixed, and may not be available for corrosive attack of wire core material.

Bei diversen Ausführungsformen kann einer Drahtbond-Verbindungsverschlechterung durch optimierte Bonddraht- und Metalloberflächen vorgebeugt werden. Bonddrähte (und/oder andere Metalloberflächen), in welchen ein Kernmaterial (zum Beispiel Cu, Ag usw.) durch eine effektivere Beschichtung oder Dotierung als Edelmetalle teilweise oder vollständig geschützt oder abgeschirmt werden kann, können in dem Chipgehäuse verwendet werden. Das kann zum Beispiel die katalytische Zerlegung schwefelhaltiger Verbindungen und anderer Verbindungen, die oben an Metalloberflächen beschrieben sind, die schnelle Verteilung von zum Beispiel Metall-Sx-Verbindungen entlang dem Draht oder anderen Metalloberflächen und/oder die Kriechkorrosion von Reaktionsverbindungen, zum Beispiel Cu-Sx-Verbindungen vermeiden oder wenigstens signifikant verringern.In various embodiments, wire bond connection degradation can be prevented by optimized bond wire and metal surfaces. Bonding wires (and / or other metal surfaces) in which a core material (eg, Cu, Ag, etc.) may be partially or fully protected or shielded by more effective coating or doping as noble metals may be used in the chip package. This can be, for example, the catalytic decomposition of sulfur-containing compounds and other compounds described above on metal surfaces, the rapid distribution of, for example, metal S x compounds along the wire or other metal surfaces and / or the creep corrosion of reaction compounds, for example Cu. Avoid or at least significantly reduce S x compounds.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Korrosionsproblem entweder durch signifikantes Verringern oder vollständiges Vermeiden des Korrosionsangriffs von Bonddrähten durch aggressive schwefelhaltige oder andere (selen-, tellur- oder sauerstoffhaltige) Komponenten gelöst werden. Das kann verwirklicht werden, indem nach dem Drahtbonden, aber vor dem Formen mit einer Schutzschicht beschichtet wird. Das Beschichten kann den Korrosionsangriff behindern oder verlangsamen. Die Beschichtung kann entweder nur das ungeschützte Kerndrahtmaterial, den vollständigen Bonddraht, alle elektrisch leitenden Oberflächen oder alle Oberflächen in dem Gehäuse abdecken.In various embodiments, the corrosion problem can be solved by either significantly reducing or completely avoiding the corrosive attack of bond wires by aggressive sulfur-containing or other (selenium, tellurium, or oxygen-containing) components. This can be accomplished by coating with a protective layer after wire bonding but before molding. The coating can hinder or slow down the corrosion attack. The coating may cover only the unprotected core wire material, the complete bond wire, all electrically conductive surfaces, or all surfaces in the housing.

Gemäß diversen Ausführungsformen können eine Qualität und eine Zuverlässigkeit eines Chipgehäuses durch Bilden eines elektrisch leitenden Kontakts, der eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat, verbessert werden, indem der elektrisch leitende Kontakt mit einer erhöhten mechanischen Festigkeit versehen wird und/oder indem eine Korrosion in dem Gehäuse vermieden wird. Für den elektrisch leitenden Kontakt mit der hohen elektrischen Leitfähigkeit kann eine Kupferoberfläche mit einer Aluminiumoxidschicht vor dem Bilden des elektrisch leitenden Kontakts bereitgestellt werden. Zum Erhöhen einer mechanischen Festigkeit des elektrisch leitenden Kontakts kann eine Kupferschicht über die Metalloberflächen des elektrisch leitenden Kontakts metallisiert werden, und zum Vermeiden der Korrosion können eine oder mehrere Metalloberflächen in dem Gehäuse teilweise oder vollständig geschützt oder durch eine effektivere Beschichtung oder Dotierung als Edelmetalle zum Vermeiden oder mindestens signifikanten Verringern abgeschirmt werden, zum Beispiel die katalytische Zerlegung schwefel-(usw.)haltiger Verbindungen.According to various embodiments, a quality and reliability of a chip package can be improved by forming an electrically conductive contact having a high electrical conductivity by providing the electrically conductive contact with an increased mechanical strength and / or by avoiding corrosion in the housing. For the electrically conductive contact with the high electrical conductivity, a copper surface may be provided with an aluminum oxide layer prior to forming the electrically conductive contact. To increase mechanical strength of the electrically conductive contact, a copper layer may be metallized over the metal surfaces of the electrically conductive contact, and to prevent corrosion, one or more metal surfaces in the housing may be partially or fully protected or by a more effective coating or doping as noble metals to avoid or at least significantly reducing, for example, the catalytic decomposition of sulfur (etc.) containing compounds.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine selektive Ablagerung elektrisch leitender (metallischer, metallartiger oder halbleitender) Materialien auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung oder selektives Beschichten der elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung mit elektrisch leitenden (metallischen, metallartigen oder halbleitenden) Materialien ausgeführt werden, nachdem der Prozess des elektrischen Kontaktierens ausgeführt wurde, zum Beispiel das Drahtbonden, und bevor die Formmasse zu dem Gehäuse bereitgestellt wird.In various embodiments, selective deposition of electrically conductive (metallic, metal, or semiconductive) materials may be performed on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, or selectively coating the electrically conductive surfaces and interfaces of the device with electrically conductive (metallic, metal, or semiconductive) materials. after the process of electrical contacting has been performed, for example wire bonding, and before the molding compound is provided to the housing.

Bei diversen Ausführungsformen können elektrisch leitende (metallische, metallartige oder halbleitende) Materialien selektiv oder nicht selektiv auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, zum Beispiel dem Chip, zum Beispiel der Chipmetalloberfläche, und der Metallkontaktstruktur, nach dem Ausführen des Verbindungsprozesses, zum Beispiel des Drahtbondens, abgelagert werden. Die abgelagerten elektrisch leitenden Materialien können Metalle, Legierungen, Oxide, Phosphate, Vanadate und/oder Molybdate, zum Beispiel Al, Ta, Co, Ti, W, Co(P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr, Re, Ir, amorphen Kohlenstoff oder anderes kohlenstoffreiches Material aufweisen oder daraus bestehen. Im Fall nicht selektiver Ablagerung, kann eine Aktivierung ausgeführt werden, zum Beispiel durch Wärme, Laser, Strahlung und/oder Vorspannen. Überschüssiges, nicht umgesetztes Material des elektrisch leitenden Materials, auch Overburden genannt, kann entfernt werden, zum Beispiel physisch oder chemisch.In various embodiments, electrically conductive (metallic, metal-like, or semiconducting) materials may be selectively or non-selectively deposited on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, eg, the chip, eg, the chip metal surface, and the metal contact structure after performing the bonding process, e.g. Wire bonding, to be deposited. The deposited electrically conductive materials may include metals, alloys, oxides, phosphates, vanadates and / or molybdate, for example Al, Ta, Co, Ti, W, Co (P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru , Rh, Zr, Re, Ir, amorphous carbon or other carbonaceous material, or consist thereof. In the case of non-selective deposition, activation may be carried out, for example by heat, laser, radiation and / or biasing. Excess unreacted material of the electrically conductive material, also called overburden, can be removed, for example, physically or chemically.

Bei diversen Ausführungsformen können die Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der elektrisch leitenden Schutzschicht auf oder in einer oder mehreren der Metalloberflächen in dem Chipgehäuse, zum Beispiel auf oder in der Metallkontaktstruktur 110, zum Beispiel dem Draht 110a oder dem Abschnitt 110b, oder auf oder in der Chipmetalloberfläche 106m, das Ablagern von Pd, Al, Ni, Ta, Co, Ti, W und/oder anderer durch einen selektiven Atomlagenabscheidungsprozess (ALD), einen selektiven chemischen Prozess des Abscheidens aus der Gasphase (CVD), einen selektiven Prozess des Plasma-verstärkten Ablagerns aus der Gasphase (PECVD) oder einen selektiven chemischen Prozess des Niederdruck-Ablagerns aus der Gasphase (LPCVD), das Ablagern von Pd, Ni, Ni(P), NiMoP, Co, Co(P), CoWP, Mo, Cr, Au und/oder Legierungen durch selektive stromlose Ablagerung und/oder das Ablagern von Zn, Cr, Au, Pd, Ni, Sn, Mo, Co, V, Mn, Ru, Rh, Zr, Ta, W, Re und/oder Ir durch selektives e-Bias-Sputtering, zum Beispiel Galvanotechnik, aufweisen.In various embodiments, the election materials and processes for forming the electrically conductive protective layer may be on or in one or more of the metal surfaces in the chip package, for example, on or in the metal contact structure 110 , for example the wire 110a or the section 110b , or on or in the chipmetal surface 106m depositing Pd, Al, Ni, Ta, Co, Ti, W and / or others through a selective atomic layer deposition process (ALD), a selective chemical vapor deposition (CVD) process, a selective process of plasma enhanced deposition from the gas phase (PECVD) or a selective chemical process of low-pressure deposition from the gas phase (LPCVD), the deposition of Pd, Ni, Ni (P), NiMoP, Co, Co (P), CoWP, Mo, Cr, Au and / or alloys by selective electroless deposition and / or the deposition of Zn, Cr, Au, Pd, Ni, Sn, Mo, Co, V, Mn, Ru, Rh, Zr, Ta, W, Re and / or Ir selective e-bias sputtering, for example electroplating.

Bei diversen Ausführungsformen können die Kombinationen, Legierungen, Vanadate und/oder Molybdate der oben erwähnten Materialien, inklusive zum Beispiel der (handelsüblichen) Beschichtungen wie zum Beispiel Beschichtungen auf Zinnbasis (wie zum Beispiel Olin Messing geliefert von Olin Metal Research Laboratories und Änderungen daran), durch selektives e-Bias-Sputtering, zum Beispiel Galvanotechnik, abgelagert werden.In various embodiments, the combinations, alloys, vanadates, and / or molybdates of the above-mentioned materials, including, for example, the (commercial) coatings such as tin-based coatings (such as Olin Brass supplied by Olin Metal Research Laboratories and amendments thereto), deposited by selective e-bias sputtering, for example electroplating.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden einer elektrisch leitenden Schutzschicht das nicht selektive Ablagern von Al auf oder in einer oder mehreren der Oberflächen in dem Chipgehäuse aufweisen, zum Beispiel mindestens inklusive Chipoberflächen mit ungeschützten Cu-Bereichen. Nach einem Temperprozess, kann sich Al in Cu verteilen, um eine intermetallische CuAl-Verbindung zu bilden. Nicht umgesetztes Al kann selektiv geätzt werden, und die Cu-Oberfläche kann durch die intermetallische AlCu-Verbindung geschützt werden.In various embodiments, optional materials and processes for forming an electrically conductive protective layer may include non-selective deposition of Al on or in one or more of the surfaces in the chip package, for example at least including chip surfaces with unprotected Cu regions. After an annealing process, Al can be distributed in Cu to form an intermetallic CuAl compound. Unreacted Al can be selectively etched, and the Cu surface can be protected by the AlCu intermetallic compound.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials mit einem oder mehreren Metallen der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo), Zinn (Sn) und Zink (Zn) usw., eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials mit einer oder mehreren Legierungen, die aus dem Kerndrahtmaterial (zum Beispiel Cu) und einem oder mehreren der Metalle der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Zink (Zn), Zircon (Zr) und Molybdän (Mo), bestehen, die auch Legierungen aufweist, die im Handel erhältlich sind und in industrieller Verwendung sind, wie zum Beispiel „Monel” (Ni0.66Cu0.33-Legierung), ein Warenzeichen der Special Metals Corporation, Huntington (West Virginia), USA, eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials mit einer oder mehreren binären oder ternären Legierungen, intermetallischen Phasen oder Mischkristallen der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Zink (Zn), Zircon (Zr) und Molybdän (Mo), eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials mit einem Nitrid, Carbid, Bond oder Aluminat der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Zink (Zn), Zircon (Zr) und Molybdän (Mo), oder eine Dotierung des Kerndrahtmaterials (entweder beschichtet oder unbeschichtet) mit einem oder mehreren Metallen der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Zink (Zn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo) und Asbest (Sb) aufweisen oder daraus bestehen.In various embodiments, the protective layer may include a coating of the core wire material with one or more metals of the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), zircon ( Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn) and zinc (Zn), etc., a coating of the core wire material with one or more alloys consisting of the core wire material (for example Cu) and one or more of the metals of the group of nickel ( Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), zinc (Zn), zircon ( Zr) and molybdenum (Mo), which also has alloys that are commercially available and in industrial use, such as "Monel" (Ni0.66 Cu0.33 alloy), a trademark of Special Metals Corporation, Huntington (West Virginia), USA, a coating of the core wire material with one or more binary or ternary ones Alloys, intermetallic phases or mixed crystals of the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), silver (Ag), zinc (Zn), zirconium (Zr) and molybdenum (Mo), a coating of the core wire material with a nitride, carbide, bond or aluminate of the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), Chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), zinc (Zn), zirconium (Zr) and molybdenum (Mo), or doping the core wire material (either coated or uncoated) with one or more metals of the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), silver (Ag), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo) and asbestos (Sb) or consist thereof.

Edelmetalle, wie zum Beispiel Au, Ag und Pd sind hier explizit aufgelistet, weil bestimmte Legierungen, wie zum Beispiel PdNi mit einem Nickel-Gewichtsanteil in dem Bereich von 0,2 bis 0,7 (mit anderen Worten die PdNi-Legierung, die 20% bis 70% Nickel enthält), dafür bekannt sind, dass sie ausgezeichnete Schutzeigenschaften haben, aber die Zerlegung adsorbierter Spezies, insbesondere adsorbierter Schwefelspezies nicht katalysieren, verstärken oder unterstützen, wie reine Edelmetalle es tun. Das Verteilen solcher adsorbierter Spezies entlang den Oberflächen solcher Legierungen ist auch weniger ausgeprägt oder sogar vollständig unterdrückt.Noble metals such as Au, Ag, and Pd are listed here explicitly because certain alloys, such as PdNi, with a nickel weight fraction in the range of 0.2 to 0.7 (in other words, the PdNi alloy, 20 % to 70% nickel) are known to have excellent protective properties but do not catalyze, enhance or assist the decomposition of adsorbed species, particularly adsorbed sulfur species, as pure precious metals do. Distributing such adsorbed species along the surfaces of such alloys is also less pronounced or even completely suppressed.

Bei diversen Ausführungsformen kann entweder nur der Bonddraht mit den Metallen oder Legierungen, die oben spezifiziert sind, beschichtet oder dotiert sein, oder mehrere oder alle Metalloberflächen in dem Gehäuse (zum Beispiel auch Leiterrahmen-Oberflächen) können mit einem/einer oder mehreren der oben spezifizierten Metalle oder Legierungen beschichtet oder dotiert sein. An Stelle des Bonddrahts kann eine unterschiedliche Metallkontaktstruktur verwendet und mit der Schutzschicht wie oben beschrieben versehen werden.In various embodiments, either only the bond wire may be coated or doped with the metals or alloys specified above, or multiple or all metal surfaces in the package (eg, lead frame surfaces) may be one or more of those specified above Metals or alloys may be coated or doped. Instead of the bonding wire, a different metal contact structure may be used and provided with the protective layer as described above.

Bei diversen Ausführungsformen, durch Verwenden von Bonddrähten (und anderen Metalloberflächen), in welchen das Kernmaterial (zum Beispiel Cu, Ag usw.) durch eine effektivere Beschichtung oder Dotierung als Edelmetalle geschützt oder abgeschirmt werden kann, können die folgenden Prozesse vermieden oder mindestens signifikant verringert werden: eine katalytische Zerlegung schwefelhaltiger oder anderer Verbindungen an Metalloberflächen, eine rasche Verteilung zum Beispiel von Metall-Sx-Verbindungen entlang dem Draht oder anderen Metalloberflächen, und eine Kriechkorrosion von Reaktions-, zum Beispiel Cu-Sx-Verbindungen.In various embodiments, by using bond wires (and other metal surfaces) in which the core material (eg, Cu, Ag, etc.) can be protected or shielded by more effective coating or doping as noble metals, the following processes can be avoided or at least significantly reduced be a catalytic decomposition of sulfur-containing or other compounds on metal surfaces, a rapid distribution of, for example, metal S x compounds along the wire or other metal surfaces, and creep corrosion of reaction, for example, Cu-S x compounds.

Bei diversen Ausführungsformen können die Schutzschicht, zum Beispiel die Beschichtung oder Dotierung, auch auf/in anderen Oberflächen in dem Gehäuse ausgebildet sein, zum Beispiel andere als der Bonddraht oder andere als die Metalloberflächen.In various embodiments, the protective layer, for example the coating or doping, may also be formed on / in other surfaces in the housing, for example, other than the bonding wire or other than the metal surfaces.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Gehäuse keine Oberfläche aufweisen, die entweder aus einem Edelmetall (Au, Pd, Pt) oder einer Legierung oder Mischkristall dieser Edelmetalle besteht.In various embodiments, the housing may not have a surface composed of either a noble metal (Au, Pd, Pt) or an alloy or solid solution of these noble metals.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke einer Edelmetallschichtoberfläche an einem oder mehreren Teilen des Gehäuses weniger als 20 nm, zum Beispiel weniger als 10 nm, sein.In various embodiments, a thickness of a noble metal layer surface at one or more portions of the housing may be less than 20 nm, for example, less than 10 nm.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Gehäuse eine oder mehrere Oberflächen aufweisen, die ein Edelmetall (Au, Pd, Pt) oder eine Legierung oder Mischkristall dieser Edelmetalle aufweisen oder aus ihnen bestehen. Eine oder mehrere dieser Oberflächen können jedoch eingebettete oder exponierte Inseln eines unterschiedlichen Metalls aufweisen (zum Beispiel eines Kernmetalls, wie oben beschrieben, zum Beispiel Kupfer oder Silber). Solche Inseln können als Fänger für korrosive Komponenten agieren. Muster und Dichte der eingebetteten oder exponierten Inseln können in einem weiten Bereich variieren.In various embodiments, the housing may have one or more surfaces comprising or consisting of a noble metal (Au, Pd, Pt) or an alloy or solid solution of these noble metals. However, one or more of these surfaces may have embedded or exposed islands of a different metal (for example, a core metal as described above, for example, copper or silver). Such islands can act as scavengers for corrosive components. The pattern and density of the embedded or exposed islands can vary within a wide range.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke der Schutzschicht, zum Beispiel der Beschichtungsschicht, die eine Mehrzahl einzelner Schichten aufweisen kann, in dem Bereich von 1 nm bis etwa 300 nm liegen, zum Beispiel in einem Bereich von 5 nm bis etwa 200 nm, zum Beispiel von etwa 10 nm bis etwa 100 nm, in Abhängigkeit von der Anzahl der einzelnen Schichten, zum Beispiel einzelner Beschichtungsschichten und von dem Kerndrahtdurchmesser.In various embodiments, a thickness of the protective layer, for example the coating layer, which may comprise a plurality of individual layers may be in the range of 1 nm to about 300 nm, for example in a range of 5 nm to about 200 nm, for example about 10 nm to about 100 nm, depending on the number of individual layers, for example, individual coating layers and the core wire diameter.

Bei diversen Ausführungsformen können Konzentrationen von Dotierungselementen in einem Bereich von etwa 10 atomaren ppm zu etwa 10.000 atomaren ppm liegen, zum Beispiel von etwa 50 ppm zu etwa 5000 ppm, zum Beispiel von etwa 100 ppm zu etwa 1000 ppm, in Abhängigkeit von einer Anzahl von Dotierungselementen und von gewünschten Drahteigenschaften (zum Beispiel einer Drahthärte).In various embodiments, concentrations of dopant elements may range from about 10 atomic ppm to about 10,000 atomic ppm, for example, from about 50 ppm to about 5,000 ppm, for example, from about 100 ppm to about 1,000 ppm, depending on a number of Doping elements and desired wire properties (for example, a wire hardness).

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Prozess zum Dotieren oder Beschichten des Kerndrahts irgendein Prozess sein, der auf Industrieebene für den Zweck verfügbar ist, zum Beispiel elektrolytische Abscheidung, das heißt Beschichtung in einem elektrolytischen Bad, entweder vor oder nach dem Ziehen des Drahts auf seinen gewünschten Enddurchmesser. In various embodiments, a process for doping or coating the core wire may be any process available at the industry level for the purpose, for example, electrodeposition, ie, coating in an electrolytic bath, either before or after pulling the wire to its desired final diameter ,

Es ist klar, dass während einer Verarbeitung eines ersten Bonds (zum Beispiel während FAB-Bildung) und/oder während einer Verarbeitung eines zweiten Bonds (zum Beispiel Wedge-Prozess) solcher Drähte, wie oben beschrieben, das Kernmaterial des Drahts (zum Beispiel Cu oder Ag) an den Bereichen, an welchen die Verbindungen gebildet werden, exponiert sein kann. Das Kerndrahtmaterial kann folglich nicht mehr zum Beispiel durch die Beschichtung an diesen Stellen geschützt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschichtungen und Dotierungen, die in den oben stehenden Ausführungsformen in Zusammenhang mit einer Schutzschicht, die auf/in der Metallkontaktstruktur gebildet wird, zum Beispiel dem Draht, vorgeschlagen werden, die Zerlegung zum Beispiel schwefelhaltiger Komponenten nicht verstärken oder sogar katalysieren können, das einfache und schnelle Verteilen zum Beispiel schwefelhaltiger Komponenten oder ihrer Fragmente, entlang der Drahtoberfläche nicht erlauben können, die Reaktion des Kerndrahtmaterials zum Beispiel mit schwefelhaltigen Komponenten oder Fragmenten nicht unterstützen, verstärken oder sogar katalysieren können, was zur Bildung von zum Beispiel CuSx oder AgSx führen würde, und die schnelle und leichte Kriechkorrosion von Reaktionsprodukten, wie zum Beispiel von CuSx oder AgSx, entlang ihren Oberflächen oder Schnittstellen in demselben Ausmaß, wie reine Edelmetalle (zum Beispiel Pd, Pt, Au) es tun, nicht unterstützen können.It is clear that during processing of a first bond (for example during FAB formation) and / or during processing of a second bond (for example wedge process) of such wires as described above, the core material of the wire (for example Cu or Ag) may be exposed at the regions where the compounds are formed. Consequently, the core wire material can no longer be protected, for example, by the coating at these locations. It should be noted, however, that the coatings and dopants proposed in the above embodiments in connection with a protective layer formed on / in the metal contact structure, for example the wire, do not enhance decomposition of, for example, sulfur-containing components or even catalyze the simple and rapid distribution of, for example, sulfur-containing components or their fragments along the wire surface can not support, enhance or even catalyze the reaction of the core wire material, for example, with sulfur-containing components or fragments, resulting in the formation of, for example CuS x or AgS x , and the fast and easy creep corrosion of reaction products, such as CuS x or AgS x , along their surfaces or interfaces to the same extent as pure noble metals (eg, Pd, Pt, Au) do , not support zen.

Bei den diversen Ausführungsformen können daher der schädliche Korrosionsangriff und Verschlechterungen der Verbindungen signifikant verringert und die Verbindungszuverlässigkeit verbessert werden.Therefore, in the various embodiments, the harmful corrosion attack and deterioration of the joints can be significantly reduced and the connection reliability can be improved.

Bei diversen Ausführungsformen kann nur der Bonddraht mit den Metallen oder Legierungen, die oben angegeben sind, beschichtet oder dotiert werden.In various embodiments, only the bonding wire may be coated or doped with the metals or alloys set forth above.

Bei diversen Ausführungsformen können mehr oder alle Metalloberflächen in dem Gehäuse (zum Beispiel auch Leiterrahmenoberflächen) mit einem oder mehreren der Metalle oder Legierungen, die oben angegeben sind, beschichtet oder dotiert werden.In various embodiments, more or all of the metal surfaces in the housing (eg, lead frame surfaces) may be coated or doped with one or more of the metals or alloys set forth above.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Gehäuse keine Oberfläche enthalten, die entweder aus einem Edelmetall (Au, Pd, Pt) oder aus einer Legierung oder Mischkristallen dieser Edelmetalle besteht.In various embodiments, the housing may not include a surface composed of either a noble metal (Au, Pd, Pt) or an alloy or mixed crystals of these noble metals.

Bei diversen Ausführungsformen können Oberflächen in dem Gehäuse bereitgestellt sein, die das Verschlechtern von Bondverbindungen aufgrund der beschriebenen Korrosionsreaktionen entweder nicht oder mindestens in einem geringeren Ausmaß unterstützen, verstärken oder katalysieren. Solche Oberflächen können spezifische Bonddrahtoberflächen und/oder andere Oberflächen von Metallkomponenten in dem Gehäuse sein, zum Beispiel von Metallkomponenten wie oben beschrieben, die entweder mit spezifischen Metallen dotiert oder beschichtet sein können oder die exponierte oder eingebettete Inseln solcher Metalle aufweisen können.In various embodiments, surfaces may be provided in the housing that either do not assist, enhance, or catalyze the degradation of bonds due to the described corrosion reactions, either, or at least to a lesser extent. Such surfaces may be specific bonding wire surfaces and / or other surfaces of metal components in the housing, for example metal components as described above, which may either be doped or coated with specific metals or which may have exposed or embedded islands of such metals.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke einer Edelmetallschichtoberfläche an einem oder mehreren Teilen des Gehäuses weniger als 20 nm, zum Beispiel weniger als 10 nm, sein. Experimente haben bestätigt, dass diese Einschränkung der Edelmetallschichtbeschichtungsstärke eine Lösung für das Korrosionsproblem bereitstellen kann. Das kann zum Beispiel insbesondere der Fall sein, falls die entsprechenden Oberflächen (zum Beispiel Leiterrahmenoberfläche) aufgeraut werden und/oder falls das Kernmaterial der speziellen Gehäusekomponente (zum Beispiel Leiterrahmen) zum Beispiel aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Zink (Zn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo) oder einem anderen Metall besteht, das beständige Verbindungen bilden kann, zum Beispiel Metall-Schwefel-Verbindungen, die jedoch keine Kriechkorrosion, sondern Selbst-Passivierung aufweisen und daher nicht zu Verbindungsverschlechterung führen können.In various embodiments, a thickness of a noble metal layer surface at one or more portions of the housing may be less than 20 nm, for example, less than 10 nm. Experiments have confirmed that this limitation of noble metal coating thickness can provide a solution to the corrosion problem. This may be the case, for example, if the corresponding surfaces (eg, leadframe surface) are roughened and / or if the core material of the particular housing component (eg, leadframe) is made of, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr ), Titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), or another metal that can form permanent bonds, for example Metal-sulfur compounds, however, have no creep corrosion, but self-passivation and therefore can not lead to compound deterioration.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Gehäuse eine oder mehrere Oberflächen aufweisen, die entweder aus einem Edelmetall (Au, Pd, Pt) oder aus einer Legierung oder einem Mischkristall von Edelmetallen bestehen. Eine oder mehrere dieser Oberflächen können jedoch eingebettete oder exponierte Inseln eines unterschiedlichen Metalls haben, das zum Beispiel Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Zink (Zn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo) oder ein anderes Metall aufweist oder aus ihm besteht, das beständige Verbindungen bilden kann, zum Beispiel Metall-Schwefel-Verbindungen, die keine Kriechkorrosion, sondern Selbst-Passivierung aufweisen und daher nicht zu Verbindungsverschlechterung führen können. Schwefel und/oder andere korrosive Fragmente können an diesen eingebetteten oder exponierten Metallinseln unwiderruflich gebondet und fixiert werden. Sie können daher nicht für einen Korrosionsangriff des Kerndrahtmaterials (zum Beispiel Cu, Ag) verfügbar sein und Korrosionsverschlechterung der Bondverbindung kann daher vermieden oder mindestens signifikant verringert werden. Muster und Dichte der vorgeschlagenen eingebetteten oder exponierten Inseln aus einem unterschiedlichen Metall können in einem weiten Bereich variieren.In various embodiments, the housing may have one or more surfaces made of either a noble metal (Au, Pd, Pt) or an alloy or a solid solution mixed crystal. However, one or more of these surfaces may have embedded or exposed islands of a different metal including, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), or other metal which can form permanent compounds, for example, metal-sulfur compounds that do not creep, but self-passivate and therefore not too Can cause link degradation. Sulfur and / or other corrosive fragments may be irrevocably bonded and fixed to these embedded or exposed metal islands. Therefore, they can not be available for corrosive attack of the core wire material (for example, Cu, Ag), and corrosion deterioration of the bonding bond can be avoided or at least significantly reduced. Pattern and density of the proposed embedded or exposed islands of a different metal can vary within a wide range.

Bei diversen Ausführungsformen können die eingebetteten oder exponierten Inseln eine Größe größer als etwa 1 nm, zum Beispiel größer als etwa 2 nm, zum Beispiel größer als etwa 5 nm, zum Beispiel größer als etwa 10 nm, zum Beispiel größer als etwa 50 nm, zum Beispiel größer als etwa 100 nm, haben. Hier kann der Begriff Größe auf einen Durchmesser einer im Wesentlichen kreisförmigen Insel oder auf eine Länge eines größten Ausmaßes in einem Fall, in dem die Insel keine im Wesentlichen kreisförmige Form hat, sondern eher elliptisch, vieleckig oder in irgendeiner anderen Form ist, verweisen. Bei diversen Ausführungsformen kann ein Gesamtflächenanteil, der von der Mehrzahl von Inseln bedeckt wird, zum Beispiel ein Flächenprozentsatz, der von der Mehrzahl von Inseln bedeckt wird, im Vergleich zu einer Gesamtfläche der Metalloberfläche, zum Beispiel des Leiterrahmens, größer sein als etwa 5%, zum Beispiel größer als etwa 10%, zum Beispiel größer als etwa 20%.In various embodiments, the embedded or exposed islands may have a size greater than about 1 nm, for example greater than about 2 nm, for example greater than about 5 nm, for example greater than about 10 nm, for example greater than about 50 nm Example greater than about 100 nm, have. Here, the term size may refer to a diameter of a substantially circular island or to a length of a largest extent in a case where the island is not substantially circular in shape but is rather elliptical, polygonal or any other shape. In various embodiments, a total area fraction covered by the plurality of islands, for example, an area percentage covered by the plurality of islands may be greater than about 5% compared to a total area of the metal surface, eg, the lead frame. for example, greater than about 10%, for example, greater than about 20%.

Bei diversen Ausführungsformen können elektrisch nicht leitende anorganische Materialien selektiv auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung abgelagert werden, zum Beispiel auf dem Chip und der Metallkontaktstruktur, oder nicht selektiv auf irgendeiner Oberfläche der Vorrichtung, nachdem der Verbindungsprozess, zum Beispiel das Drahtbonden, ausgeführt wurde. Die elektrisch nicht leitenden organischen Materialien können Al2O3, AlNx, SiO2, SiNx mit oder ohne eingebettete Fänger für bestimmte Elemente aufweisen oder aus diesen bestehen.In various embodiments, electrically nonconductive inorganic materials may be selectively deposited on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, for example on the chip and the metal contact structure, or non-selectively on any surface of the device after the bonding process, for example wire bonding, has been performed , The electrically nonconductive organic materials may include or consist of Al 2 O 3 , AlN x , SiO 2 , SiN x with or without embedded scavengers for certain elements.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Chipgehäuse bereitgestellt werden. Das Chipgehäuse kann einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche aufweist, eine Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur die Chipmetalloberfläche elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial und eine Schutzschicht aufweisen, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, aufweist oder aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht mindestens ein Material einer Gruppe anorganischer Materialien aufweisen oder im Wesentlichen aus diesem bestehen kann, wobei die Gruppe aus Aluminiumoxid, Kupferoxid, amorphem oder kristallinem Siliciumdioxid, Tetraethylorthosilicat, einem Nitrid, einem Phosphat, einem Karbid, einem Bond, einem Aluminat, aus amorphem Kohlenstoff oder anderem kohlenstoffreichen Material, einer Verbindung, die Stickstoff und das Metall der Chipmetalloberfläche und/oder der Metallkontaktstruktur umfasst, und einer Verbindung, die Silicium und das Metall der Chipmetalloberfläche und/oder der Metallkontaktstruktur aufweist, besteht.In various embodiments, a chip package may be provided. The chip package may include a chip having a chip metal surface, a metal contact structure, the metal contact structure electrically contacting the chip metal surface, a packaging material, and a protection layer having a portion formed at an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material consisting of it, the protective layer comprising or consisting essentially of at least one material of a group of inorganic materials, the group consisting of alumina, copper oxide, amorphous or crystalline silica, tetraethyl orthosilicate, a nitride, a phosphate, a carbide, a bond, an aluminate, amorphous carbon or other high-carbon material, a compound comprising nitrogen and the metal of the chip metal surface and / or the metal contact structure, and a compound comprising silicon and the metal of the chip metal surface he and / or the metal contact structure consists.

Bei diversen Ausführungsformen können Oberflächen, zum Beispiel alle Oberflächen der Vorrichtung Plasma-behandelt werden, zum Beispiel mit N-, C- oder O- (zum Beispiel N2-, NH3-, N2O) haltigem Plasma, nachdem der Prozess des elektrischen Kontaktierens (Verbindungsprozess), zum Beispiel das Drahtbonden, ausgeführt wurde. Bei diversen Ausführungsformen kann die Plasmabehandlung unmittelbar vor dem Bereitstellen der Formmasse zu dem Gehäuse ausgeführt werden. Dadurch kann eine Schutzschicht gebildet werden. Als das Plasma kann ein Funkfrequenz(HF-), Mikrowellen- oder Remote-Plasma verwendet werden.In various embodiments, surfaces, for example all surfaces of the device, may be plasma-treated, for example with N, C or O (for example N 2 -, NH 3 -, N 2 O) -containing plasma after the process of electrical contacting (bonding process), for example wire bonding. In various embodiments, the plasma treatment may be performed immediately prior to providing the molding compound to the housing. As a result, a protective layer can be formed. As the plasma, a radio frequency (RF), microwave or remote plasma can be used.

Zum Beispiel kann eine Behandlung der Oberflächen mit dem N-haltigen Plasma (zum Beispiel N2, NH3, N2O) eine Schutzschicht bilden, zum Beispiel eine Schutzoberflächenbeschichtung, zum Beispiel eine Metall-Stickstoff-Oberflächenbeschichtung, wie zum Beispiel CuxN, CuxNH oder AgxN.For example, treatment of surfaces with the N-containing plasma (eg, N 2 , NH 3 , N 2 O) may form a protective layer, for example, a protective surface coating, for example, a metal-nitrogen surface coating, such as Cu x N , Cu x NH or Ag x N.

Zum Beispiel kann eine Behandlung der Oberflächen mit dem O-haltigen Plasma (zum Beispiel O2, O3, NxO) eine Schutzschicht bilden, zum Beispiel eine Schutzoberflächenbeschichtung, zum Beispiel eine Metalloxid- oder Metall-Sauerstoff-Stickstoff-Oberflächenbeschichtung, wie zum Beispiel CuO; CuxON.For example, treatment of surfaces with the O-containing plasma (eg, O 2 , O 3 , N x O) may form a protective layer, for example a protective surface coating, for example, a metal oxide or metal-oxygen-nitrogen surface coating, such as for example, CuO; Cu × ON.

Bei diversen Ausführungsformen kann bzw. können die Schutzschicht oder Schutzschichten, zum Beispiel die dünne(n) Beschichtung(en), die durch die Plasmabehandlung geschaffen wird bzw. werden, eine hohe Affinität mit Cu- und Ag-Oberflächen haben, und stark an ihnen und anderen Oberflächen haften und diese daher vor Korrosionsangriff schützen.In various embodiments, the protective layer (s), for example, the thin coating (s) provided by the plasma treatment, can and have high affinity with Cu and Ag surfaces and other surfaces and therefore protect them from corrosion attack.

Ein Mustern der Schutzschicht, die durch die Plasmabehandlung gebildet wird, kann nicht erforderlich sein, weil die Schutzschicht nicht leitend sein kann.Patterning the protective layer formed by the plasma treatment may not be necessary because the protective layer may not be conductive.

Bei diversen Ausführungsformen können alle Oberflächen der Vorrichtung mit Si-haltigen Spezies, wie zum Beispiel mit Siloxanen oder Polysiloxanen (vor)behandelt werden. In various embodiments, all surfaces of the device may be treated with Si-containing species, such as siloxanes or polysiloxanes (for example).

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Behandlung von Oberflächen, zum Beispiel aller Oberflächen in dem Gehäuse mit Si-haltigen Spezies (zum Beispiel mit SiH4-Derivaten, Siloxanen, Polysiloxanen) ausgeführt werden, um eine Schutzschicht zu bilden, zum Beispiel eine schützende Metall-Silicium-Oberflächenschicht, wie zum Beispiel CuSi, oder AgSix. Die Behandlung kann zum Beispiel kurz vor dem Formprozess in einem unterschiedlichen Werkzeug, unmittelbar vor dem Formprozess in dem Formwerkzeug als ein Vorbeschichtungsprozess oder als ein erster Teil des Formprozesses in dem Formwerkzeug ausgeführt werden.In various embodiments, treatment of surfaces, for example, all surfaces in the housing with Si-containing species (for example, with SiH 4 derivatives, siloxanes, polysiloxanes) may be carried out to form a protective layer, for example a protective metal-silicon Surface layer such as CuSi or AgSi x . For example, the treatment may be performed just prior to the molding process in a different tool, immediately prior to the molding process in the molding tool as a precoating process, or as a first part of the molding process in the molding tool.

Bei diversen Ausführungsformen können Materialien und Prozesse verwendet werden, die alle elektrisch leitenden Oberflächen beschichten, oder vorzugsweise und/oder selektiv das Material des ungeschützten Kerns 110a0 des Bonddrahts 100 (zum Beispiel Cu oder Ag) und seine Schnittstellen beschichten.In various embodiments, materials and processes may be used that coat all of the electrically conductive surfaces, or preferably and / or selectively, the material of the unprotected core 110a0 of the bond wire 100 (For example, Cu or Ag) and coat its interfaces.

Bei diversen Ausführungsformen können Materialien verwendet werden, die keine M-Sx-Verbindungen bilden oder keine M-Sx-Kriechkorrosion auf Edelmetallen und/oder Kunststoffen unter typischen Anwendungs- oder Belastungsbedingungen erfahren. ZnS, MoS, SnS und NiS weisen zum Beispiel keine Kriechkorrosion auf.In various embodiments, materials that do not form MS x compounds or that do not experience MS x creep corrosion on precious metals and / or plastics under typical application or stress conditions may be used. For example, ZnS, MoS, SnS, and NiS do not exhibit creep corrosion.

Bei diversen Ausführungsformen können Materialien verwendet werden, die die Zerlegung zum Beispiel schwefelhaltiger Spezies an ihren Oberflächen nicht verstärken oder katalysieren, und die das Bilden von Metallsulfiden, insbesondere von CUSx oder AgSx, nicht verstärken oder katalysieren.In various embodiments, materials can be used that do not enhance or catalyze the breakdown of, for example, sulfur-containing species on their surfaces, and that do not enhance or catalyze the formation of metal sulfides, particularly CUS x or AgS x .

Bei diversen Ausführungsformen können elektrisch nicht leitende organische Materialien selektiv auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung abgelagert werden, zum Beispiel auf dem Chip und der Metallkontaktstruktur, oder nicht selektiv auf irgendeiner Oberfläche der Vorrichtung, nachdem der Verbindungsprozess, zum Beispiel das Drahtbonden, ausgeführt wurde. Mit anderen Worten kann eine selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, elektrisch nicht leitender organischer Materialien auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung oder eine nicht selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, auf irgendeiner Oberfläche und Schnittstelle der Vorrichtung nach dem Ausführen des Prozesses des elektrischen Kontaktierens, zum Beispiel des Drahtbondens, und vor dem Bereitstellen der Formmasse zu dem Gehäuse ausgeführt werden.In various embodiments, electrically non-conductive organic materials may be selectively deposited on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, for example, on the chip and the metal contact structure, or non-selectively on any surface of the device after the bonding process, for example wire bonding, has been performed , In other words, a selective coating, for example, deposition of electrically nonconductive organic materials on electrically conductive surfaces and interfaces of the device or a non-selective coating, for example, deposition, on any surface and interface of the device after performing the process of electrical contacting , for example wire bonding, and prior to providing the molding compound to the housing.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der Schutzschicht elektrisch nicht leitender organischer Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses N-haltige organische Materialien aufweisen, wie zum Beispiel Azole (Hetero-Aromate mit einem oder mehreren N-Atomen), Hydrazine, Amine oder Cyan-Verbindungen und deren Derivate, wie zum Beispiel Pyrazol, Triazole (zum Beispiel Benzotriazol (BTA), Imidazol (IMD)) oder Oxazole, Tetracyanquinodimethan (TCNQ), die auf die Oberfläche(n) durch Eintauchen, Sprühen oder irgendeinen anderen geeigneten physischen oder chemischen Prozess aufgetragen werden können. Verbindungen dieser Gruppe haben eine hohe Bondingaffinität mit bestimmten Metalloberflächen und sind dafür bekannt, dass sie starke Komplexe mit Metallen bilden, und insbesondere und teilweise selektiv mit Cu (zum Beispiel BTA und andere Azole, TCNQ).In various embodiments, elective materials and processes for forming the protective layer of electrically nonconductive organic materials selectively on metal surfaces of the chip package or non-selectively on surfaces of the chip package may include N-containing organic materials, such as azoles (hetero-aromatics having one or more N-type organic compounds). Atoms), hydrazines, amines or cyano compounds and their derivatives, such as pyrazole, triazoles (for example benzotriazole (BTA), imidazole (IMD)) or oxazoles, tetracyanoquinodimethane (TCNQ), which are absorbed onto the surface (s) by immersion , Spraying or any other suitable physical or chemical process. Compounds of this group have high bonding affinity with certain metal surfaces and are known to form strong complexes with metals, and particularly and partially selectively with Cu (for example, BTA and other azoles, TCNQ).

Die Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der Schutzschicht der elektrisch nicht leitenden organischen Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses können ferner Imide, Polyimide, Parylene (zum Beispiel durch CVD-Beschichtung (Abscheidung aus der Gasphase) oder Hochleistungs-Thermoplast (zum Beispiel durch Beschichten durch eine Lösung der Polymere) oder andere Farben oder Lacke, wie zum Beispiel SU-8-Lacke, aufweisen.The elective materials and processes for forming the protective layer of the electrically non-conductive organic materials selectively on metal surfaces of the chip package or non-selectively on surfaces of the chip package may further include imides, polyimides, parylene (for example, CVD (vapor deposition) or high performance). Thermoplastic (for example, by coating by a solution of the polymers) or other paints or varnishes, such as SU-8 paints have.

Die Wahlmaterialien zum Bilden der Schutzschicht der elektrisch nicht leitenden organischen Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses können ferner funktionalisierte Polymere aufweisen, wie zum Beispiel Polystyrol oder Polyethylenglykol, mit Ankergruppen sowohl für Metalle als auch Form (eine Ankergruppe, wie hier verwendet, kann auf eine funktionale Gruppe verweisen, die vorzugsweise mit Metallen oder Formbestandteilen bondet).The optional materials for forming the protective layer of the electrically nonconductive organic materials selectively on metal surfaces of the chip package or non-selectively on surfaces of the chip package may further comprise functionalized polymers such as polystyrene or polyethylene glycol having anchor groups for both metals and form (an anchor group such as used herein may refer to a functional group that preferably bonds with metals or mold components).

C-S-Bonding in funktionalen Gruppen von Polymeren oder Oligomeren kann gegenüber Zerlegung widerstandsfähiger sein als dieselbe funktionale Gruppe in einem Monomer. Bei diversen Ausführungsformen können solche Polymere und/oder Oligomere daher verwendet werden, um die nicht leitende organische Schutzschicht zu bilden.C-S bonding in functional groups of polymers or oligomers may be more resistant to disassembly than the same functional group in a monomer. In various embodiments, such polymers and / or oligomers may therefore be used to form the non-conductive organic protective layer.

Bei diversen Ausführungsformen können Materialien, die eine hohe Affinität für Cu- und/oder Ag-Oberflächen haben, die stark an ihnen haften und sie daher vor Korrosionsangriff schützen, zum Bilden der Schutzschicht verwendet werden. Solche Materialien können zum Beispiel elektronenreiche N-haltige organische Verbindungen aufweisen. Die Materialien, die eine hohe Affinität für Cu- und/oder Ag-Oberfläche haben, können mit kostengünstigen Prozessen leicht auftragbar sein. In various embodiments, materials that have high affinity for Cu and / or Ag surfaces that strongly adhere to them and therefore protect them from corrosive attack can be used to form the protective layer. Such materials may include, for example, electron-rich N-containing organic compounds. The materials that have high affinity for Cu and / or Ag surface can be easily applied with low cost processes.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine selektive Beschichtung, zum Beispiel selektive Ablagerung, elektrisch nicht leitender anorganischer Materialien auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung oder eine nicht selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, auf irgendeiner Oberfläche und Schnittstelle der Vorrichtung nach dem Ausführen des Prozesses des elektrischen Kontaktierens, zum Beispiel des Drahtbondens und vor dem Bereitstellen der Formmasse zu dem Gehäuse ausgeführt werden.In various embodiments, a selective coating, for example selective deposition, of electrically nonconductive inorganic materials on electrically conductive surfaces and interfaces of the device or a non-selective coating, for example deposition, on any surface and interface of the device after performing the process of electrical Contacting, for example wire bonding and prior to providing the molding compound to the housing.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der Schutzschicht elektrisch nicht leitender anorganischer Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses das Ablagern dünner Schichten von Al-Oxid (Al2O3) oder Al-Nitrid (AlNx) entweder durch ALD, PECVD oder PLCVD (selektiv oder nicht selektiv) oder durch PVD (nicht selektiv), das Ablagern dünner Schichten von Si-Oxid (SiO2) oder Si-Nitrid (SiNx) entweder durch ALD, PECVD oder PLCVD (selektiv oder nicht selektiv) oder durch PVD (nicht selektiv) aufweisen. Behandlung mit flüssigen Chemikalien, die zur Bildung von Oberflächenoxiden (zum Beispiel Cu2O: von einer alkalischen Cu-Tatrat-Lösung kann Cu2O auf Oberflächen abgelagert werden), die die entsprechenden Metalloberflächen mit solchen Oxiden beschichten können (zum Beispiel Tetraethylorthosilicat, TEOS), führen kann oder die zur Bildung von Metall-Stickstoff-Komplexen an der Oberfläche (zum Beispiel Cu-Amino-Komplexe), amorphem Kohlenstoff oder anderen kohlenstoffreichen Schichten, SiO2 oder Si3N4-Schichten oder irgendeiner anderen keramischen Schicht, die zum Beispiel durch PLCVD abgelagert wird, und Ablagerung dünner Schichten von Si-Oxid (SiO2) oder Si-Nitrid (SiNx) entweder durch ALD, PECVD oder PLCVD mit gleichzeitiger Co-Adsorption von Silanen mit entsprechenden funktionalen Gruppen führen kann. Durch Ablagern des Siliciumoxids oder Siliciumnitrids können funktionalisierte Silicagele gebildet werden, wie sie für Metall-Fänger oder Katalysatoren in Gebrauch sind. Metalloxide, die in dem anorganischen Si-O- oder SiN-Netzwerk eingebettet sein können, können als Ionen- oder Elementfänger wirken. Sn, Zn, Mo oder Zr können als Schwefelfänger wirken, Ca kann Chlorid fangen.In various embodiments, optional materials and processes for forming the protective layer of electrically non-conductive inorganic materials selectively on metal surfaces of the chip package or selectively on surfaces of the chip package may deposit thin films of Al oxide (Al 2 O 3 ) or Al nitride (AlN x ) either by ALD, PECVD or PLCVD (selective or non-selective) or by PVD (non-selective), depositing thin layers of Si oxide (SiO 2 ) or Si nitride (SiN x ) either by ALD, PECVD or PLCVD ( selective or non-selective) or by PVD (non-selective). Treatment with liquid chemicals capable of forming surface oxides (for example, Cu 2 O: from an alkaline Cu-titrate solution, Cu 2 O can be deposited on surfaces) which can coat the corresponding metal surfaces with such oxides (for example, tetraethyl orthosilicate, TEOS ), or can lead to the formation of metal-nitrogen complexes on the surface (for example, Cu-amino complexes), amorphous carbon or other carbon-rich layers, SiO 2 or Si 3 N 4 layers, or any other ceramic layer deposited by, for example, PLCVD, and deposition of thin layers of Si oxide (SiO 2 ) or Si nitride (SiN x ) either by ALD, PECVD or PLCVD with concomitant co-adsorption of silanes with corresponding functional groups. By depositing the silica or silicon nitride, functionalized silica gels such as those used for metal scavengers or catalysts can be formed. Metal oxides which may be embedded in the inorganic Si-O or SiN network may act as ion or element scavengers. Sn, Zn, Mo or Zr can act as sulfur scavengers, Ca can catch chloride.

Bei diversen Ausführungsformen ist eventuell keine Musterung erforderlich, weil die anorganischen Materialien nicht leitend sind.In various embodiments, no patterning may be required because the inorganic materials are nonconductive.

Bei diversen Ausführungsformen kann für die oben stehenden Materialien und Verfahren zum Bilden der Schutzschicht (alle Varianten, das heißt leitend und nicht leitend, selektiv und nicht selektiv) auch ein Satz alternativer und ziemlich neuer Ansätze angewandt werden, zum Beispiel eine Analogie zum Tintenstrahldrucken, eine Analogie zum DoD(Drop On Demand)-Drucken oder Ähnliches, oder andere Ansätze so genannter „Rapid Prototyping”-oder „Rapid Manufacturing”-Methoden.In various embodiments, for the above materials and methods of forming the protective layer (all variants, i.e., conductive and non-conductive, selective and non-selective), a set of alternative and fairly novel approaches, for example, an ink jet printing analogy, may also be used Analogous to DoD (Drop On Demand) printing or similar, or other approaches of so-called "rapid prototyping" or "rapid manufacturing" methods.

Diese Ansätze können für Metalle, anorganische oder organische Materialien angewandt werden. Beim Tintenstrahldrucken können zum Beispiel kleine (einige nm bis μm Größe) Teilchen der jeweiligen Materialien (Metalle, anorganische oder organische Materialien) in einer flüssigen Emulsion oder Suspension bereitgestellt werden. Solche Tropfen oder Blasen können auf definierte Oberflächen entweder selektiv oder bereichsspezifisch durch Bereitstellen entsprechender Koordinaten, oder nicht selektiv gesprüht werden. Das flüssige Lösemittel kann dann durch Erhitzen auf Temperaturen bis zu etwa 200°C verdampft werden, so dass das abgelagerte oder beschichtete Material auf der jeweiligen Oberfläche zurückbleibt. Einige organische Materialien können in einem geschmolzenen (bereits flüssigen) Zustand ohne zusätzliches Lösemittel aufgetragen werden, die dann abkühlen und ihre Form an der jeweiligen Oberfläche annehmen.These approaches can be applied to metals, inorganic or organic materials. In ink-jet printing, for example, small (several nm to μm size) particles of the respective materials (metals, inorganic or organic materials) may be provided in a liquid emulsion or suspension. Such drops or bubbles may be sprayed onto defined surfaces either selectively or area-specifically by providing appropriate coordinates, or not selectively. The liquid solvent may then be evaporated by heating to temperatures up to about 200 ° C so that the deposited or coated material remains on the respective surface. Some organic materials can be applied in a molten (already liquid) state without additional solvent, which then cool and assume their shape at the particular surface.

Bei diversen Ausführungsformen können dieselben Verfahren, zum Beispiel die Analogie zum Tintenstrahldrucken oder zum DoD-Drucken, auch zum direkten Mustern der Schutzschicht verwendet werden. Das Drucken kann zum Zuführen spezifischer Ätzmittel an vordefinierten Stellen verwendet werden, um unerwünschte Materialien von diesen Stellen zu entfernen, was zu einer direkt gemusterten Struktur führt. Die erforderlichen Informationen über spezifische Stellen können zum Beispiel durch ein Bonding-Diagramm auf eine digitale Art bereitgestellt werden.In various embodiments, the same methods, for example, the analogy to inkjet printing or DoD printing, may also be used to directly pattern the protective layer. The printing can be used to supply specific etchants at predefined locations to remove unwanted materials from these locations, resulting in a directly patterned structure. The required information about specific locations may, for example, be provided by a bonding diagram in a digital manner.

Bei diversen Ausführungsformen können für die oben stehenden Materialien und Verfahren zum Bilden der elektrisch nicht leitenden Schutzschicht digitale Lichtverarbeitung für zum Beispiel natürliche oder synthetische Harze in flüssigem Zustand, Fused Deposition Modeling, zum Beispiel für Kunststoffe oder Harze, oder spezifische Änderungen an diesen Ansätzen verwendet werden.In various embodiments, for the above materials and methods for forming the electrically nonconductive protective layer, digital light processing for, for example, natural or non-conductive synthetic resins in the liquid state, fused deposition modeling, for example, for plastics or resins, or specific changes to these approaches can be used.

Ein Vorteil der oben beschriebenen Ausführungsformen kann sein, dass ein Korrosionsangriff von Metalloberflächen, zum Beispiel des Drahts, entweder signifikant verringert oder vollständig vermieden werden kann. Daher kann eine Verschlechterung zum Beispiel der Drahtverbindungen minimiert oder völlig unterdrückt werden, und eine schädliche Auswirkung auf eine Zuverlässigkeit und Lebensdauer einer elektrischen (zum Beispiel Draht) Verbindung kann signifikant verringert werden.An advantage of the embodiments described above may be that corrosion attack of metal surfaces, for example of the wire, can either be significantly reduced or completely avoided. Therefore, deterioration of, for example, the wire connections can be minimized or completely suppressed, and a detrimental effect on reliability and life of an electrical (for example, wire) connection can be significantly reduced.

Bei diversen Ausführungsformen kann einer Drahtbond-Verbindungsverschlechterung durch optimierte Bonddraht- und Metalloberflächen vorgebeugt werden. Bonddrähte (und/oder andere Metalloberflächen) können in dem Chipgehäuse, in dem ein Kernmaterial (zum Beispiel Cu, Ag usw.) teilweise oder vollständig durch eine effektivere Schutzschicht, zum Beispiel eine Beschichtung oder Dotierung, als Edelmetalle geschützt oder abgeschirmt sein kann, verwendet werden. Das kann zum Beispiel die katalytische Zerlegung schwefelhaltiger Verbindungen und anderer Verbindungen, die oben an Metalloberflächen beschrieben sind, die schnelle Verteilung von zum Beispiel Metall-Sx-Verbindungen entlang dem Draht oder anderen Metalloberflächen und/oder die Kriechkorrosion von Reaktionsverbindungen, zum Beispiel Cu-Sx-Verbindungen, vermeiden oder wenigstens signifikant verringern.In various embodiments, wire bond connection degradation can be prevented by optimized bond wire and metal surfaces. Bonding wires (and / or other metal surfaces) may be used in the chip package in which a core material (eg, Cu, Ag, etc.) may be partially or completely protected or shielded by a more effective protective layer, for example, a coating or doping, as precious metals become. This can be, for example, the catalytic decomposition of sulfur-containing compounds and other compounds described above on metal surfaces, the rapid distribution of, for example, metal S x compounds along the wire or other metal surfaces and / or the creep corrosion of reaction compounds, for example Cu. Avoid S x compounds, or at least significantly reduce them.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein neues Verfahren zum Bilden eines zuverlässigen Cu-Cu-Metallbondens unabhängig von einem Cu-Barrierenstapel (das heißt unabhängig von der Zusammensetzung, Schichtstärken usw. eines mehrschichtigen Cu-Barrierenstapels) bereitgestellt werden. Eine Gefahr des Zuverlässigkeitsverlusts aufgrund des Cu-Bondingprozesses kann stark unabhängig von der Barrierenstruktur und Cu-Stärke minimiert werden.In various embodiments, a novel method of forming a reliable Cu-Cu metal bond independently of a Cu barrier stack (that is, independent of the composition, layer thicknesses, etc. of a multilayer Cu barrier stack) may be provided. A risk of loss of reliability due to the Cu bonding process can be minimized greatly regardless of the barrier structure and Cu strength.

Bei diversen Ausführungsformen kann nach dem Cu-Bonden eine zusätzliche chemische Ablagerung von Cu, zum Beispiel aus einer flüssigen Lösung (zum Beispiel aus einem Elektrolyt), zum Beispiel durch galvanische Abscheidung ausgeführt werden. Auf den zusätzlichen Ablagerungsprozess kann eine Wärmebehandlung zum Zerstören der Schnittstelle der zwei Metalle (das heißt vor- und nach abgelagert) folgen. Unter Verwenden der beschriebenen Abfolge von Prozessen, kann ein Standard-Cu-Bondingprozess effektiver gemacht werden, und die Verbindung kann stabilisiert werden und daher eine höhere Zuverlässigkeit haben. Ferner kann Spannung aus der Kupferschicht freigegeben werden.In various embodiments, after Cu bonding, additional chemical deposition of Cu, for example, from a liquid solution (for example, an electrolyte) may be performed, for example, by electrodeposition. The additional deposition process may be followed by a heat treatment to destroy the interface of the two metals (ie, pre-deposited and post-deposited). Using the described sequence of processes, a standard Cu bonding process can be made more effective, and the connection can be stabilized and therefore have higher reliability. Furthermore, stress can be released from the copper layer.

Die 3A bis 3C zeigen schematische Querschnitte 300, 301 und 302 für jeweilige Chipgehäuse gemäß diversen Ausführungsformen.The 3A to 3C show schematic cross sections 300 . 301 and 302 for respective chip packages according to various embodiments.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Chipgehäuse bereitgestellt werden.In various embodiments, a chip package may be provided.

Das Chipgehäuse kann im Allgemeinen ähnliche oder identische Teile aufweisen und/oder durch ähnliche oder identische Prozesse, wie in Zusammenhang mit 1A, 1B und 2 beschrieben, gebildet sein. Für solche Teile können dieselben Bezugszeichen verwendet werden, und eine wiederholte Beschreibung wurde eventuell weggelassen.The chip package may generally have similar or identical parts and / or similar or identical processes as those associated with 1A . 1B and 2 be described, formed. For such parts, the same reference numerals may be used, and a repeated description may be omitted.

Das Chipgehäuse kann einen Chip 106, der eine Chipmetalloberfläche 106m (mit oder ohne Haubenschicht 106c) aufweist, eine Metallkontaktstruktur 110, wobei die Metallkontaktstruktur 110 die Chipmetalloberfläche 106m (oder die Haubenschicht 106c, zum Beispiel in einem Fall, in dem die Haubenschicht 106c elektrisch leitend ist) elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial 224 und eine Schutzschicht 336a, 336b, 336c, 336d, 336e aufweisen, die an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt 110a, 110b der Metallkontaktstruktur 110 und dem Packagingmaterial 224 gebildet ist, wobei die Schutzschicht 336a, 336b, 336c, 336d, 336e mindestens ein Material einer Gruppe anorganischer Materialien aufweisen oder im Wesentlichen aus diesem bestehen kann, wobei die Gruppe aus Aluminiumoxid, Kupferoxid, amorphem oder kristallinem Siliciumdioxid, Tetraethylorthosilicat, einem Nitrid, einem Phosphat, einem Karbid, einem Bond, einem Aluminat, amorphem Kohlenstoff oder anderem kohlenstoffreichen Material, einer Verbindung, die Stickstoff und das Metall der Chipmetalloberfläche und/oder der Metallkontaktstruktur umfasst, und einer Verbindung, die Silicium und das Metall der Chipmetalloberfläche 106m und/oder der Metallkontaktstruktur 110 umfasst, besteht.The chip housing can be a chip 106 that has a chipmetal surface 106m (with or without hood layer 106c ), a metal contact structure 110 wherein the metal contact structure 110 the chipmetal surface 106m (or the hood layer 106c , for example, in a case where the hood layer 106c electrically conductive) is electrically contacted, a packaging material 224 and a protective layer 336a . 336b . 336c . 336d . 336e have, at an interface between a section 110a . 110b the metal contact structure 110 and the packaging material 224 is formed, wherein the protective layer 336a . 336b . 336c . 336d . 336e at least one material of a group of inorganic materials, or may consist essentially of it, the group of alumina, copper oxide, amorphous or crystalline silica, tetraethyl orthosilicate, a nitride, a phosphate, a carbide, a bond, an aluminate, amorphous carbon or other high-carbon material, a compound comprising nitrogen and the metal of the chip metal surface and / or the metal contact structure, and a compound, the silicon and the metal of the chip metal surface 106m and / or the metal contact structure 110 includes.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metallkontaktstruktur 110 zum Beispiel einen Draht und/oder einen Leiterrahmen und/oder einen Bump und/oder einen Mikro-Bump und/oder einen Ständer und/oder einen Clip und/oder eine Feder und/oder eine Metallfüllung in zum Beispiel „Durchverkapselung-” oder „Durchformmassen-” oder „Durchsilicium”-Durchkontaktierung und/oder eine beliebige andere Verbindung für dreidimensionale oder vertikale Verbindung und/oder Metallschichten auf oder in einem (zum Beispiel Polymer-)Substrat des Gehäuses und/oder eine Chip-Oberseiten-Vorderseitenmetallisierung und/oder eine Neuverteilungsschicht und/oder eine Chip-Rückseitenmetallisierung aufweisen oder daraus bestehen.In various embodiments, the metal contact structure 110 For example, a wire and / or a lead frame and / or a bump and / or a micro bump and / or a stand and / or a clip and / or a spring and / or a metal filling in, for example, "Durchverkapselung-" or ""Through-mold" or "Through-silicon" via and / or any other compound for comprise or consist of three-dimensional or vertical connection and / or metal layers on or in a (for example polymer) substrate of the housing and / or a chip-top front side metallization and / or a redistribution layer and / or a chip backside metallization.

Metalloberflächen, die bei diversen Ausführungsformen zusätzlich in dem Chipgehäuse (nicht gezeigt) vorhanden sein können, können passive Komponenten, zum Beispiel Induktoren, Kondensatoren oder Widerstände entweder auf dem Chip 106 oder anderswo in dem Gehäuse aufweisen. Bei diversen Ausführungsformen kann zwischen den zusätzlichen Metalloberflächen und dem Packagingmaterial 224 ein Abschnitt der Schutzschicht 336 ebenfalls ausgebildet sein.Metal surfaces, which in various embodiments may additionally be present in the chip package (not shown), may include passive components, for example, inductors, capacitors, or resistors, either on-chip 106 or elsewhere in the housing. In various embodiments, between the additional metal surfaces and the packaging material 224 a section of the protective layer 336 also be trained.

Bei diversen Ausführungsformen sind eventuell nicht alle Abschnitte 336a, 336b, 336c, 336d, 336e der Schutzschicht 336 in dem Chipgehäuse ausgebildet. Wie in 3A gezeigt, können zum Beispiel nur die Abschnitte 336a und 336b (oder nur einer von ihnen, nicht gezeigt) ausgebildet sein. Der Abschnitt 336a kann an einem Kontaktbereich 218 ausgebildet sein, wo die Metallkontaktstruktur 110 den Chip 106, zum Beispiel die Chipmetalloberfläche 106m, physisch und elektrisch kontaktiert. Der Abschnitt 336b kann an einem Kontaktbereich 220 ausgebildet sein, wo ein erster Abschnitt 110a, zum Beispiel ein Draht, der Metallkontaktstruktur 110 einen zweiten Abschnitt 110b, zum Beispiel einen Leiterrahmen, der Metallkontaktstruktur 110 physisch und elektrisch kontaktiert. Wie in 3B gezeigt, können zum Beispiel nur die Abschnitte 336a, 336b und 336c (oder nur einer der zwei, nicht gezeigt, ausgenommen 3A) ausgebildet sein. Der Abschnitt 336c kann an dem ersten Abschnitt 110a, zum Beispiel einem Draht, der Metallkontaktstruktur 110 ausgebildet sein. Wie in 3C gezeigt, können zum Beispiel die Abschnitte 336a und/oder 336b und/oder 336c und/oder Abschnitt 336e ausgebildet sein, wobei der Abschnitt 336e an einem Schnittstellenbereich zwischen dem zweiten Abschnitt 110b der Metallkontaktstruktur 110 und dem Packagingmaterial 224 ausgebildet sein kann. Wie in 3C gezeigt, kann zusätzlich zu dem Abschnitt 336a und/oder dem Abschnitt 336b und/oder dem Abschnitt 336c und/oder dem Abschnitt 336e der Abschnitt 336d an einer Schnittstelle zwischen der Chipmetalloberfläche 106m und dem Packagingmaterial 224 ausgebildet sein.In various embodiments may not all sections 336a . 336b . 336c . 336d . 336e the protective layer 336 formed in the chip housing. As in 3A For example, only the sections can be shown 336a and 336b (or only one of them, not shown) may be formed. The section 336a can be at a contact area 218 be formed, where the metal contact structure 110 the chip 106 , for example, the chip metal surface 106m , physically and electrically contacted. The section 336b can be at a contact area 220 be formed where a first section 110a , for example, a wire, the metal contact structure 110 a second section 110b , For example, a lead frame, the metal contact structure 110 physically and electrically contacted. As in 3B For example, only the sections can be shown 336a . 336b and 336c (or only one of the two, not shown, except 3A ) be formed. The section 336c can at the first section 110a , for example, a wire, the metal contact structure 110 be educated. As in 3C For example, the sections can show 336a and or 336b and or 336c and / or section 336e be formed, the section 336e at an interface area between the second section 110b the metal contact structure 110 and the packaging material 224 can be trained. As in 3C shown, in addition to the section 336a and / or the section 336b and / or the section 336c and / or the section 336e the section 336d at an interface between the chip metal surface 106m and the packaging material 224 be educated.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Material der Schutzschicht 336a, 336b, 336c, 336d, 336e (der Kürze halber hier auch Schutzschicht 336 genannt) nicht oder nicht nur aus einem oder mehreren Edelmetallen bestehen, die dafür bekannt sein können, dass sie zum Beispiel schwefelhaltige Verbindungen stark adsorbieren und katalytisch zerlegen, und/oder die dafür bekannt sein können, dass sie die schnelle Verteilung zum Beispiel schwefelhaltiger Fragmente entlang ihren Oberflächen unterstützen, und/oder die dafür bekannt sein können, dass sie Kriechkorrosion von Reaktionsprodukten, wie zum Beispiel CuSx oder AgSx, erlauben. Die Schicht 336, zum Beispiel das Beschichtungs- oder Dotierungsmaterial, kann ein oder mehrere Metalle aufweisen, die beständige Verbindungen bilden können, zum Beispiel mit korrosiven Elementen, zum Beispiel Metall-Schwefel-Verbindungen. Schwefel oder andere korrosive Fragmente können daher unwiderruflich gebondet und fixiert werden, und können zum Korrosionsangriff der Metalloberfläche, zum Beispiel des Metalls des Drahtkerns 110a3, nicht verfügbar sein.In various embodiments, a material of the protective layer 336a . 336b . 336c . 336d . 336e (for the sake of brevity, here also protective layer 336 called) not or not only consist of one or more precious metals, which may be known, for example, strongly adsorb and catalytically decompose sulfur-containing compounds, and / or may be known to along the rapid distribution of, for example, sulfur-containing fragments along support their surfaces, and / or which may be known to allow creep corrosion of reaction products such as CuS x or AgS x . The layer 336 For example, the coating or doping material may include one or more metals capable of forming consistent compounds, for example, with corrosive elements, for example, metal-sulfur compounds. Sulfur or other corrosive fragments can therefore be irrevocably bonded and fixed, and can corrode the metal surface, for example, the metal of the wire core 110a3 not be available.

Einer Drahtbondverbindungsverschlechterung kann daher in Übereinstimmung mit diversen Ausführungsformen durch optimierte, zum Beispiel schützend beschichtete oder Plasma-behandelte, Bonddrähte 110a und Metalloberflächen vorgebeugt werden. Bei diversen Ausführungsformen kann die Metallkontaktstruktur 110, die zum Beispiel Cu, Ag usw. enthalten oder daraus bestehen kann, teilweise oder vollständig durch eine effektivere Schicht 336, zum Beispiel eine Beschichtung oder Dotierung, als durch Edelmetalle geschützt oder abgeschirmt werden. Das kann zum Beispiel die katalytische Zerlegung schwefelhaltiger Verbindungen 212 und anderer Verbindungen, die oben an Metalloberflächen beschrieben sind, die schnelle Verteilung von zum Beispiel Metall-Sx-Verbindungen entlang dem Draht 110a oder anderen Metalloberflächen und/oder die Kriechkorrosion von Reaktionsverbindungen, zum Beispiel Cu-Sx-Verbindungen, vermeiden oder wenigstens signifikant verringern. Bond bonding degradation may therefore be accomplished by optimized, for example, protective coated or plasma treated bonding wires, in accordance with various embodiments 110a and metal surfaces are prevented. In various embodiments, the metal contact structure 110 which may contain, or consist of, for example, Cu, Ag, etc., partially or completely through a more effective layer 336 , for example a coating or doping, as being protected or shielded by precious metals. This can be, for example, the catalytic decomposition of sulfur-containing compounds 212 and other compounds described above on metal surfaces, the rapid distribution of, for example, metal S x compounds along the wire 110a or other metal surfaces and / or creep corrosion of reaction compounds, for example, Cu-S x compounds, avoid or at least significantly reduce.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Bilden der Schutzschicht 336 nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips 106 mit der Metallkontaktstruktur 110, zum Beispiel mit dem Drahtbonding, aber vor dem Formen, zum Beispiel vor dem Einrichten, zum Beispiel in physischem Kontakt, des Packagingmaterials 224 (der Formmasse 224) mindestens teilweise um den Chip 106 und die Chipkontaktstruktur 110 ausgeführt werden.In various embodiments, forming the protective layer may occur 336 after electrically contacting the chip 106 with the metal contact structure 110 for example, with wire bonding, but before molding, for example, before setting up, for example, in physical contact, the packaging material 224 (the molding material 224 ) at least partially around the chip 106 and the chip contact structure 110 be executed.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 336 den Korrosionsangriff verhindern oder verlangsamen. Die Schutzschicht 336 kann gemäß diversen Ausführungsformen entweder nur das ungeschützte Kerndrahtmaterial (die Abschnitte 336a und 336b in den Bereichen 218 und 220, wie in 3A gezeigt), oder den vollständigen Bonddraht 110a (die Abschnitte 336a, 336b sowie 336c, wie in 3B gezeigt), oder alle elektrisch leitenden Oberflächen (die Abschnitte 336a, 336b, 336c, 336d und 336e, wie in 3C gezeigt), oder alle Oberflächen in dem Gehäuse (nicht gezeigt) abdecken.In various embodiments, the protective layer 336 Prevent or slow down the corrosion attack. The protective layer 336 may according to various embodiments, either only the unprotected core wire material (the sections 336a and 336b in the fields of 218 and 220 , as in 3A shown), or the complete bonding wire 110a (the sections 336a . 336b such as 336c , as in 3B shown), or all electrically conductive surfaces (the sections 336a . 336b . 336c . 336d and 336e , as in 3C shown), or cover all surfaces in the housing (not shown).

Bei diversen Ausführungsformen, zum Beispiel in einem Fall, in dem die Schutzschicht 336 ein oder mehrere elektrisch leitende (metallische, metallartige oder halbleitende) Materialien aufweist oder aus ihnen besteht, kann die Schutzschicht 336 selektiv auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, zum Beispiel auf der Chipmetalloberfläche 106m und der Metallkontaktstruktur 110 nach dem Ausführen des Verbindungsprozesses, zum Beispiel des Drahtbondens, abgelagert werden. Die abgelagerten elektrisch leitenden Materialien können Metalle, Legierungen, Oxide, Phosphate, Vanadate und/oder Molybdate, zum Beispiel Al, Ta, Co, Ti, W, Co(P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr, Re, Ir, amorphen Kohlenstoff oder anderes kohlenstoffreiches Material aufweisen oder daraus bestehen.In various embodiments, for example in a case where the protective layer 336 may comprise or consist of one or more electrically conductive (metallic, metal-like or semiconductive) materials, the protective layer 336 selectively on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, for example on the chip metal surface 106m and the metal contact structure 110 after performing the connection process, for example wire bonding. The deposited electrically conductive materials may include metals, alloys, oxides, phosphates, vanadates and / or molybdate, for example Al, Ta, Co, Ti, W, Co (P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru , Rh, Zr, Re, Ir, amorphous carbon or other carbonaceous material, or consist thereof.

Bei diversen Ausführungsformen, zum Beispiel in einem Fall, in dem die Schutzschicht 336 ein oder mehrere elektrisch leitende (metallische, metallartige oder halbleitende) Materialien aufweist oder aus ihnen besteht, kann die Schutzschicht 336 nicht selektiv auf Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, zum Beispiel auf dem Chip und der Metallkontaktstruktur, nach dem Ausführen des Verbindungsprozesses, zum Beispiel des Drahtbondens, abgelagert werden. Die abgelagerten elektrisch leitenden Materialien können Metalle, Legierungen, Oxide, Phosphate, Vanadate und/oder Molybdate, zum Beispiel Al, Ta, Co, Ti, W, Co(P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr, Re, Ir, amorphen Kohlenstoff oder anderes kohlenstoffreiches Material aufweisen oder daraus bestehen. Eine Aktivierung kann zum Beispiel durch Wärme, Laser, Strahlung und/oder Vorspannung ausgeführt werden. Überschüssiges, nicht umgesetztes Material des elektrisch leitenden Materials, auch Overburden genannt, kann nach der Aktivierung entfernt werden, zum Beispiel physisch oder chemisch.In various embodiments, for example in a case where the protective layer 336 may comprise or consist of one or more electrically conductive (metallic, metal-like or semiconductive) materials, the protective layer 336 not selectively deposited on surfaces and interfaces of the device, for example on the chip and the metal contact structure, after performing the bonding process, for example wire bonding. The deposited electrically conductive materials may include metals, alloys, oxides, phosphates, vanadates and / or molybdate, for example Al, Ta, Co, Ti, W, Co (P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru , Rh, Zr, Re, Ir, amorphous carbon or other carbonaceous material, or consist thereof. Activation can be carried out, for example, by heat, laser, radiation and / or bias. Excess unreacted material of the electrically conductive material, also called overburden, can be removed after activation, for example, physically or chemically.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 336 elektrisch nicht leitendes organisches Material aufweisen oder daraus bestehen. Die Schutzschicht 336 kann selektiv auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, zum Beispiel auf der Metallkontaktstruktur 110, der Chipmetalloberfläche 106m usw., oder nicht selektiv auf irgendeiner Oberfläche der Vorrichtung nach dem Ausführen des Verbindungsprozesses, zum Beispiel des Drahtbondens, abgelagert werden. Das elektrisch nicht leitende organische Material der Schutzschicht 336 kann Azole, Hydrazine, Amine oder Cyan-Verbindungen aufweisen oder daraus bestehen.In various embodiments, the protective layer 336 have or consist of electrically non-conductive organic material. The protective layer 336 can selectively on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, for example on the metal contact structure 110 , the chipmetal surface 106m etc., or not selectively deposited on any surface of the device after performing the bonding process, for example wire bonding. The electrically non-conductive organic material of the protective layer 336 may include or consist of azoles, hydrazines, amines or cyano compounds.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 336 elektrisch nicht leitendes anorganisches Material aufweisen oder aus diesem bestehen. Die Schutzschicht 336 kann selektiv auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, zum Beispiel auf der Metallkontaktstruktur 110, der Chipmetalloberfläche 106m usw., oder nicht selektiv auf irgendeiner Oberfläche der Vorrichtung nach dem Ausführen des Verbindungsprozesses, zum Beispiel des Drahtbondens, abgelagert werden. Die elektrisch nicht leitenden organischen Materialien können Al2O3, AlNx, SiO2, SiNx mit oder ohne eingebettete Fänger für bestimmte Elemente aufweisen oder aus diesen bestehen.In various embodiments, the protective layer 336 have electrically non-conductive inorganic material or consist of this. The protective layer 336 can selectively on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, for example on the metal contact structure 110 , the chipmetal surface 106m etc., or not selectively deposited on any surface of the device after performing the bonding process, for example wire bonding. The electrically nonconductive organic materials may include or consist of Al 2 O 3 , AlN x , SiO 2 , SiN x with or without embedded scavengers for certain elements.

Bei diversen Ausführungsformen können alle Oberflächen der Vorrichtung Plasma-behandelt werden, zum Beispiel mit N-, C- oder O-haltigem Plasma, nachdem der Verbindungsprozess, zum Beispiel das Drahtbonden, ausgeführt wurde.In various embodiments, all surfaces of the device may be plasma treated, for example, with N-, C-, or O-containing plasma after the bonding process, for example wire bonding, has been performed.

Bei diversen Ausführungsformen können alle Oberflächen der Vorrichtung mit Si-haltigen Spezies, wie zum Beispiel mit Siloxanen oder Polysiloxanen, (vor)behandelt werden.In various embodiments, all surfaces of the device may be treated with Si-containing species, such as siloxanes or polysiloxanes.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien zum Bilden einer elektrisch leitenden Schutzschicht 336 auf oder in einer oder mehreren der Metalloberflächen in dem Chipgehäuse, zum Beispiel auf oder in der Metallkontaktstruktur 110, zum Beispiel in dem Draht 110a oder dem Abschnitt 110b, oder auf oder in der Chipmetalloberfläche 106m, Pd, Al, Ni, Ta, Co, Ti, W und/oder andere aufweisen. Die elektrisch leitenden Materialien können bei diversen Ausführungsformen als die Schutzschicht 336 durch einen selektiven Atomlagenabscheidungs-(ALD)-Prozess, einen selektiven chemischen Prozess des Abscheidens aus der Gasphase (CVD), einen einen selektiven Prozess des Plasma-verstärkten Ablagerns aus der Gasphase (PECVD) oder einen selektiven chemischen Prozess des Niederdruck-Ablagerns aus der Gasphase (LPCVD) abgelagert werden.In various embodiments, optional materials may be used to form an electrically conductive protective layer 336 on or in one or more of the metal surfaces in the chip package, for example on or in the metal contact structure 110 , for example in the wire 110a or the section 110b , or on or in the chipmetal surface 106m , Pd, Al, Ni, Ta, Co, Ti, W and / or others. The electrically conductive materials may in various embodiments be used as the protective layer 336 by a selective atomic layer deposition (ALD) process, a selective chemical vapor deposition (CVD) process, a selective plasma enhanced deposition process from the gas phase (PECVD), or a selective low pressure deposition chemical process Gas phase (LPCVD) are deposited.

Pd, Ni, Ni(P), NiMoP, Co, Co(P), CoWP, Mo, Cr, Au und/oder Legierungen können bei diversen Ausführungsformen als die Schutzschicht 336 durch selektive stromlose Abscheidung abgelagert werden.Pd, Ni, Ni (P), NiMoP, Co, Co (P), CoWP, Mo, Cr, Au, and / or alloys may be used as the protective layer in various embodiments 336 deposited by selective electroless deposition.

Zn, Cr, Au, Pd, Ni, Sn, Mo, Co, V, Mn, Ru, Rh, Zr, Ta, W, Re, Ir, und/oder Kombinationen dieser, Vanadate und/oder Molybdate dieser Materialien, darunter zum Beispiel (handelsübliche) Materialien, zum Beispiel Beschichtungen, wie zum Beispiel Beschichtungen auf Zinnbasis (wie Olin Messing, das von Olin Metal Research Laboratories geliefert wird und Änderungen daran) können bei diversen Ausführungsformen als die Schutzschicht 336 durch selektive e-Bias-Ablagerung (ein elektrolytisches Ablagerungsverfahren), zum Beispiel Galvanotechnik, abgelagert werden. Zn, Cr, Au, Pd, Ni, Sn, Mo, Co, V, Mn, Ru, Rh, Zr, Ta, W, Re, Ir, and / or combinations of these, vanadates and / or molybdates of these materials, including U.S. Pat Example (commercial) materials, for example, coatings, such as tin-based coatings (such as Olin Brass, supplied by Olin Metal Research Laboratories and changes thereto), may be used as the protective layer in various embodiments 336 deposited by selective e-bias deposition (an electrolytic deposition process), for example electroplating.

Bei diversen Ausführungsformen der Schutzschicht 336, die elektrisch leitendes Material aufweist oder aus ihm besteht, kann das elektrisch leitende Material durch eine nicht selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, auf den elektrisch leitenden (metallischen, metallartigen oder halbleitenden) Materialien auf Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung aufgetragen werden, was nach dem Prozess des elektrischen Kontaktierens, zum Beispiel des Drahtbondens, und vor dem Bereitstellen der Formmasse zu dem Gehäuse ausgeführt werden kann. Nach einer kurzen Behandlung (zum Beispiel Wärme, Laser, Strahlung, Vorspannung), kann die Schutzschicht 336 mit elektrisch leitenden Oberflächen reagieren, um Legierungen, intermetallische Verbindungen, Mischkristalle oder Ähnliches zu bilden. Overburden, das heißt nicht umgesetztes Material, auf anderen Oberflächen kann durch physische oder chemische Behandlung entfernt werden.In various embodiments of the protective layer 336 comprising or consisting of electrically conductive material, the electrically conductive material may be applied to surfaces and interfaces of the device by non-selective coating, for example deposition, on the electrically conductive (metallic, metal-like or semiconductive) materials, which is described in U.S. Pat Process of electrical contacting, for example, wire bonding, and can be performed prior to providing the molding material to the housing. After a short treatment (for example, heat, laser, radiation, bias), the protective layer can 336 react with electrically conductive surfaces to form alloys, intermetallics, mixed crystals or the like. Overburden, that is unreacted material, on other surfaces can be removed by physical or chemical treatment.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der elektrisch leitenden Schutzschicht 336 nicht selektiv auf oder in einer oder mehreren der Oberflächen in dem Chipgehäuse das Ablagern von Al mindestens auf der/den Metall-(zum Beispiel Cu)-Oberfläche(n), zum Beispiel auf der Chipmetalloberfläche 106m, und/oder auf der Metallkontaktstruktur 110 mit ungeschützten Cu-Bereichen aufweisen. Nach einem Temperprozess, kann sich Al in Cu verteilen, um eine intermetallische CuAl-Verbindung zu bilden. Nicht umgesetztes Al kann selektiv geätzt werden, und die Cu-Oberfläche kann durch die intermetallische AlCu-Verbindung geschützt werden.In various embodiments, elective materials and processes may be used to form the electrically conductive protective layer 336 depositing Al at least on the metal (eg Cu) surface (s), for example on the chip metal surface, selectively on or in one or more of the surfaces in the chip package 106m , and / or on the metal contact structure 110 having unprotected Cu areas. After an annealing process, Al can be distributed in Cu to form an intermetallic CuAl compound. Unreacted Al can be selectively etched, and the Cu surface can be protected by the AlCu intermetallic compound.

Bei diversen Ausführungsformen können Materialien und Prozesse verwendet werden, die alle elektrisch leitenden Oberflächen beschichten, oder vorzugsweise und/oder selektiv das Material des ungeschützten Kerns 110a0 des Bonddrahts 110a (zum Beispiel Cu oder Ag) und seine Schnittstellen beschichten.In various embodiments, materials and processes may be used that coat all of the electrically conductive surfaces, or preferably and / or selectively, the material of the unprotected core 110a0 of the bond wire 110a (For example, Cu or Ag) and coat its interfaces.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 336 ein oder mehrere Materialien, die keine M-Sx-Verbindungen bilden oder keiner M-Sx-Kriechkorrosion auf Edelmetallen und/oder Kunststoffen unter typischen Anwendungs- oder Belastungsbedingungen unterliegen, aufweisen oder aus ihnen bestehen. ZnS, MoS, SnS und NiS weisen zum Beispiel keine Kriechkorrosion auf.In various embodiments, the protective layer 336 one or more materials that do not form or contain MS x compounds or which are not subject to or consist of MS x creep corrosion on precious metals and / or plastics under typical application or loading conditions. For example, ZnS, MoS, SnS, and NiS do not exhibit creep corrosion.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 336 ein oder mehrere Materialien, die die Zerlegung zum Beispiel schwefelhaltiger Spezies an ihren Oberflächen nicht verstärken oder katalysieren, und die das Bilden von Metallsulfiden, insbesondere von CuSx oder AgSx nicht verstärken oder katalysieren, aufweisen oder aus ihnen bestehen.In various embodiments, the protective layer 336 one or more materials that do not enhance or catalyze the breakdown of, for example, sulfur-containing species on their surfaces, and that do not enhance or catalyze the formation of metal sulfides, particularly CuS x or AgS x .

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke der elektrisch leitenden Schutzschicht 336 in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 200 nm, zum Beispiel von etwa 20 nm bis etwa 150 nm, zum Beispiel von etwa 50 nm bis etwa 100 nm liegen.In various embodiments, a thickness of the electrically conductive protective layer 336 in a range from about 1 nm to about 200 nm, for example from about 20 nm to about 150 nm, for example from about 50 nm to about 100 nm.

Bei diversen Ausführungsformen können Verarbeitungstemperaturen während eines Bildens der elektrisch leitenden Schutzschicht 336 in einem Bereich von etwa 180°C bis etwa 240°C, zum Beispiel von etwa 200°C bis etwa 220°C, liegen. Der Temperaturbereich kann von Materialien abhängen, die in dem Chipgehäuse verwendet werden, zum Beispiel von einem Material eines Substrats (zum Beispiel des Chipsubstrats 106b und/oder des Chipträgers 102) und von einem Klebematerial 104 (zum Beispiel eines Chipträgers und eines Klebematerials, siehe 1A).In various embodiments, processing temperatures may be during formation of the electrically conductive protective layer 336 in a range from about 180 ° C to about 240 ° C, for example, from about 200 ° C to about 220 ° C. The temperature range may depend on materials used in the chip package, for example, a material of a substrate (for example, the chip substrate 106b and / or the chip carrier 102 ) and an adhesive material 104 (For example, a chip carrier and an adhesive material, see 1A ).

Bei diversen Ausführungsformen kann eine selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, elektrisch nicht leitender organischer Materialien auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, oder eine nicht selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, auf irgendeiner Oberfläche und Schnittstelle der Vorrichtung zum Bilden der Schutzschicht 336 nach dem Ausführen des Prozesses des elektrischen Kontaktierens, zum Beispiel des Drahtbondens, und vor dem Bereitstellen der Formmasse zu dem Gehäuse ausgeführt werden.In various embodiments, a selective coating, for example, deposition of electrically nonconductive organic materials on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, or a non-selective coating, for example, deposition, on any surface and interface of the device for forming the protective layer 336 after performing the process of electrical contacting, for example wire bonding, and prior to providing the molding compound to the housing.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der Schutzschicht 336 elektrisch nicht leitender organischer Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses N-haltige organische Materialien aufweisen, wie zum Beispiel Azole (Hetero-Aromate mit einem oder mehreren N-Atomen), Hydrazine, Amine oder Cyan-Verbindungen und deren Derivate, wie zum Beispiel Pyrazol, Triazole (zum Beispiel Benzotriazol (BTA), Imidazol (IMD)) oder Oxazole, Tetracyanquinodimethan (TCNQ), die auf die Oberflächen) durch Eintauchen, Sprühen oder irgendeinen anderen geeigneten physischen oder chemischen Prozess aufgetragen werden können. Verbindungen dieser Gruppe haben eine hohe Bondingaffinität mit bestimmten Metalloberflächen und sind dafür bekannt, dass sie starke Komplexe mit Metallen bilden, und insbesondere und teilweise selektiv mit Cu (zum Beispiel BTA und andere Azole, TCNQ).In various embodiments, elective materials and processes may be used to form the protective layer 336 electrically non-conductive organic materials selectively on metal surfaces of the chip package or non-selectively on surfaces of the chip package N-containing organic materials, such as Azoles (heteroaromatic compounds having one or more N atoms), hydrazines, amines or cyano compounds and their derivatives, for example pyrazole, triazoles (for example benzotriazole (BTA), imidazole (IMD)) or oxazoles, tetracyanoquinodimethane (TCNQ ) which can be applied to the surfaces by dipping, spraying or any other suitable physical or chemical process. Compounds of this group have high bonding affinity with certain metal surfaces and are known to form strong complexes with metals, and particularly and partially selectively with Cu (for example, BTA and other azoles, TCNQ).

Die Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der Schutzschicht der elektrisch nicht leitenden organischen Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses, können ferner Imide, Polyimide, Parylene (zum Beispiel durch CVD-Beschichtung (Abscheidung aus der Gasphase) oder Hochleistungs-Thermoplast (zum Beispiel durch Beschichten durch eine Lösung der Polymere) oder andere Farben oder Lacke, wie zum Beispiel SU-8-Lacke, aufweisen.The optional materials and processes for forming the protective layer of the electrically nonconductive organic materials selectively on metal surfaces of the chip package or non-selectively on surfaces of the chip package may further include imides, polyimides, parylene (for example, CVD (vapor deposition) or high performance) Thermoplastic (for example by coating with a solution of the polymers) or other paints or varnishes such as SU-8 varnishes.

Die Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden einer Schutzschicht der elektrisch nicht leitenden organischen Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses können ferner funktionalisierte Polymere aufweisen, wie zum Beispiel Polystyrol oder Polyethylenglykol, mit Ankergruppen sowohl für Metalle als auch Form (eine Ankergruppe, wie hier verwendet, kann auf eine funktionale Gruppe verweisen, die vorzugsweise mit Metallen oder Formbestandteilen bondet).The optional materials and processes for forming a protective layer of the electrically nonconductive organic materials selectively on metal surfaces of the chip package or non-selectively on surfaces of the chip package may further comprise functionalized polymers such as polystyrene or polyethylene glycol having anchor groups for both metals and molds (a Anchor group, as used herein, may refer to a functional group that preferably bonds with metals or mold constituents).

Bei diversen Ausführungsformen kann C-S-Bonding in funktionalen Gruppen von Polymeren oder Oligomeren gegenüber Zerlegung widerstandsfähiger sein als dieselbe funktionale Gruppe in einem Monomer.In various embodiments, C-S bonding in functional groups of polymers or oligomers may be more resistant to disassembly than the same functional group in a monomer.

Bei diversen Ausführungsformen können Materialien, die eine hohe Affinität für Cu- und/oder Ag-Oberflächen haben und die stark an ihnen haften und sie daher vor Korrosionsangriff schützen, zum Bilden der Schutzschicht verwendet werden. Solche Materialien können zum Beispiel elektronenreiche N-haltige organische Verbindungen aufweisen. Die Materialien, die eine hohe Affinität für Cu- und/oder Ag-Oberflächen haben, können mit kostengünstigen Prozessen leicht auftragbar sein.In various embodiments, materials that have high affinity for Cu and / or Ag surfaces and that strongly adhere to them and therefore protect them from corrosive attack can be used to form the protective layer. Such materials may include, for example, electron-rich N-containing organic compounds. The materials that have high affinity for Cu and / or Ag surfaces can be easily applied with low cost processes.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke der elektrisch nicht leitenden organischen Schutzschicht in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 1000 nm, zum Beispiel von etwa 20 nm bis etwa 700 nm, zum Beispiel von etwa 50 nm bis etwa 500 nm, zum Beispiel von etwa 100 nm bis etwa 250 nm, liegen.In various embodiments, a thickness of the electrically nonconductive organic protective layer may range from about 1 nm to about 1000 nm, for example from about 20 nm to about 700 nm, for example from about 50 nm to about 500 nm, for example from about 100 nm to about 250 nm.

Bei diversen Ausführungsformen können Verarbeitungstemperaturen während eines Bildens der elektrisch nicht leitenden organischen Schutzschicht in einem Bereich von etwa 180°C bis etwa 240°C, zum Beispiel von etwa 200°C bis etwa 220°C liegen. Der Temperaturbereich kann von Materialien, die in dem Chipgehäuse verwendet werden, zum Beispiel von einem Material des Substrats und von dem Klebematerial, abhängen.In various embodiments, processing temperatures during formation of the electrically non-conductive organic protective layer may range from about 180 ° C to about 240 ° C, for example from about 200 ° C to about 220 ° C. The temperature range may depend on materials used in the chip package, for example, a material of the substrate and the adhesive material.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, der elektrisch nicht leitenden anorganischen Materialien auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, oder eine nicht selektive Beschichtung, zum Beispiel Ablagerung, auf irgendeiner Oberfläche und Schnittstelle der Vorrichtung zum Bilden der Schutzschicht 336 nach dem Ausführen des Prozesses des elektrischen Kontaktierens, zum Beispiel des Drahtbondens, und vor dem Bereitstellen der Formmasse zu dem Gehäuse ausgeführt werden.In various embodiments, a selective coating, for example, deposition of the electrically non-conductive inorganic materials on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, or a non-selective coating, for example, deposition, on any surface and interface of the device for forming the protective layer 336 after performing the process of electrical contacting, for example wire bonding, and prior to providing the molding compound to the housing.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der Schutzschicht 336 elektrisch nicht leitender anorganischer Materialien selektiv auf Metalloberflächen des Chipgehäuses oder nicht selektiv auf Oberflächen des Chipgehäuses das Ablagern dünner Schichten von Al-Oxid (Al2O3) oder Al-Nitrid (AlNx) entweder durch ALD, PECVD oder PLCVD (selektiv oder nicht selektiv) oder durch PVD (nicht selektiv), das Ablagern dünner Schichten von Si-Oxid (SiO2) oder Si-Nitrid (SiNx) entweder durch ALD, PECVD oder PLCVD (selektiv oder nicht selektiv) oder durch PVD (nicht selektiv) aufweisen. Behandlung mit flüssigen Chemikalien, die zur Bildung von Oberflächenoxiden (zum Beispiel Cu2O: von einer alkalischen Cu-Tatrat-Lösung kann Cu2O auf Oberflächen abgelagert werden), die die entsprechenden Metalloberflächen mit solchen Oxiden beschichten können (zum Beispiel Tetraethylorthosilicat, TEOS), führen kann oder die zur Bildung von Metall-Stickstoff-Komplexen an der Oberfläche (zum Beispiel Cu-Amino-Komplexe), amorphem Kohlenstoff oder anderen kohlenstoffreichen Schichten, SiO2 oder Si3N4-Schichten oder irgendeiner anderen keramischen Schicht, die zum Beispiel durch PLCVD abgelagert wird, und Ablagerung dünner Schichten von Si-Oxid (SiO2) oder Si-Nitrid (SiNx) entweder durch ALD, PECVD oder PLCVD mit gleichzeitiger Co-Adsorption von Silanen mit entsprechenden funktionalen Gruppen führen kann. Durch Ablagern des Siliciumoxids oder Siliciumnitrids können funktionalisierte Silicagele gebildet werden, wie sie für Metall-Fänger oder Katalysatoren in Gebrauch sind. Metalloxide, die in dem anorganischen Si-O- oder SiN-Netzwerk eingebettet sein können, können als Ionen- oder Elementfänger wirken. Sn, Zn, Mo oder Zr können als Schwefelfänger wirken, Ca kann Chlorid fangen.In various embodiments, elective materials and processes may be used to form the protective layer 336 electrically nonconductive inorganic materials selectively on metal surfaces of the chip package or not selectively on surfaces of the chip package deposition of thin films of Al oxide (Al 2 O 3 ) or Al nitride (AlN x ) either by ALD, PECVD or PLCVD (selective or not selective) or by PVD (non-selective), deposition of thin layers of Si oxide (SiO 2 ) or Si nitride (SiN x ) either by ALD, PECVD or PLCVD (selective or non-selective) or by PVD (non-selective) exhibit. Treatment with liquid chemicals capable of forming surface oxides (for example, Cu 2 O: from an alkaline Cu-titrate solution, Cu 2 O can be deposited on surfaces) which can coat the corresponding metal surfaces with such oxides (for example, tetraethyl orthosilicate, TEOS ), or can lead to the formation of metal-nitrogen complexes on the surface (for example, Cu-amino complexes), amorphous carbon or other carbon-rich layers, SiO 2 or Si 3 N 4 layers, or any other ceramic layer deposited by, for example, PLCVD, and deposition of thin layers of Si oxide (SiO 2 ) or Si nitride (SiN x ) either by ALD, PECVD or PLCVD with concomitant co-adsorption of silanes with corresponding functional groups. By depositing the silica or silicon nitride, functionalized silica gels such as those used for metal scavengers or catalysts may be formed are. Metal oxides which may be embedded in the inorganic Si-O or SiN network may act as ion or element scavengers. Sn, Zn, Mo or Zr can act as sulfur scavengers, Ca can catch chloride.

Bei diversen Ausführungsformen ist eventuell keine Musterung der Schutzschicht 336 erforderlich, weil die anorganischen Materialien nicht leitend sind.In various embodiments, there may be no patterning of the protective layer 336 required because the inorganic materials are non-conductive.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke der elektrisch nicht leitenden anorganischen Schutzschicht 336 in einem Bereich von etwa 2 nm bis etwa 50 nm, zum Beispiel von etwa 5 nm bis etwa 30 nm, zum Beispiel von etwa 10 nm bis etwa 20 nm, liegen.In various embodiments, a thickness of the electrically non-conductive inorganic protective layer 336 in a range from about 2 nm to about 50 nm, for example from about 5 nm to about 30 nm, for example from about 10 nm to about 20 nm.

Bei diversen Ausführungsformen können Verarbeitungstemperaturen während eines Bildens der elektrisch nicht leitenden anorganischen Schutzschicht 336 in einem Bereich von etwa 180°C bis etwa 240°C, zum Beispiel von etwa 200°C bis etwa 220°C, liegen. Der Temperaturbereich kann von Materialien, die in dem Chipgehäuse verwendet werden, zum Beispiel von einem Material des Substrats und von einem Klebematerial, abhängen.In various embodiments, processing temperatures may be during formation of the electrically non-conductive inorganic protective layer 336 in a range from about 180 ° C to about 240 ° C, for example, from about 200 ° C to about 220 ° C. The temperature range may depend on materials used in the chip package, for example, a material of the substrate and an adhesive material.

Bei diversen Ausführungsformen kann für die oben stehenden Materialien und Verfahren zum Bilden der Schutzschicht 336 (alle Varianten, das heißt leitend und nicht leitend, selektiv und nicht selektiv) auch ein Satz alternativer und ziemlich neuer Ansätze angewandt werden, zum Beispiel eine Analogie zum Tintenstrahldrucken, eine Analogie zum DoD(Drop On Demand)-Drucken oder Ähnliches, oder andere Ansätze so genannter „Rapid Prototyping”- oder „Rapid Manufacturing”-Methoden.In various embodiments, for the above materials and methods for forming the protective layer 336 (all variants, that is, conductive and nonconductive, selective and non-selective), a set of alternative and fairly novel approaches may also be used, for example, an analogy to inkjet printing, an analogy to DoD (Drop On Demand) printing or the like, or others Approaches of so-called "rapid prototyping" or "rapid manufacturing" methods.

Diese Ansätze können für Metalle, anorganische oder organische Materialien angewandt werden. Beim Tintenstrahldrucken können zum Beispiel kleine (einige nm bis μm Größe) Teilchen der jeweiligen Materialien (Metalle, anorganische oder organische Materialien) in einer flüssigen Emulsion oder Suspension bereitgestellt werden. Solche Tropfen oder Blasen können auf definierte Oberflächen entweder selektiv oder bereichsspezifisch durch Bereitstellen entsprechender Koordinaten, oder nicht selektiv gesprüht werden. Das flüssige Lösemittel kann dann durch Erhitzen auf Temperaturen bis zu etwa 200°C verdampft werden, so dass das abgelagerte oder beschichtete Material auf der jeweiligen Oberfläche zurückbleibt. Einige organische Materialien können in einem geschmolzenen (bereits flüssigen) Zustand ohne zusätzliches Lösemittel aufgetragen werden, die dann abkühlen und ihre Form an der jeweiligen Oberfläche annehmen.These approaches can be applied to metals, inorganic or organic materials. In ink-jet printing, for example, small (several nm to μm size) particles of the respective materials (metals, inorganic or organic materials) may be provided in a liquid emulsion or suspension. Such drops or bubbles may be sprayed onto defined surfaces either selectively or area-specifically by providing appropriate coordinates, or not selectively. The liquid solvent may then be evaporated by heating to temperatures up to about 200 ° C so that the deposited or coated material remains on the respective surface. Some organic materials can be applied in a molten (already liquid) state without additional solvent, which then cool and assume their shape at the particular surface.

Bei diversen Ausführungsformen können dieselben Verfahren, zum Beispiel die Analogie zum Tintenstrahldrucken oder zum DoD-Drucken, auch zum direkten Mustern der Schutzschicht 336 verwendet werden. Das Drucken kann zum Zuführen spezifischer Ätzmittel an vordefinierten Stellen verwendet werden, um unerwünschte Materialien von diesen Stellen zu entfernen, was zu einer direkt gemusterten Struktur führt. Die erforderlichen Informationen über spezifische Stellen können zum Beispiel durch ein Bonding-Diagramm auf eine digitale Art bereitgestellt werden.In various embodiments, the same methods, for example, the analogy to inkjet printing or DoD printing, may also be used to directly pattern the protective layer 336 be used. The printing can be used to supply specific etchants at predefined locations to remove unwanted materials from these locations, resulting in a directly patterned structure. The required information about specific locations may, for example, be provided by a bonding diagram in a digital manner.

Bei diversen Ausführungsformen können für die oben stehenden Materialien und Verfahren zum Bilden der elektrisch nicht leitenden Schutzschicht 336 digitale Lichtverarbeitung für zum Beispiel natürliche oder synthetische Harze in flüssigem Zustand, Fused Deposition Modeling, zum Beispiel für Kunststoffe oder Harze, oder spezifische Änderungen an diesen Ansätzen verwendet werden.In various embodiments, for the above materials and methods for forming the electrically non-conductive protective layer 336 digital light processing for, for example, natural or synthetic resins in the liquid state, fused deposition modeling, for example, for plastics or resins, or specific changes to these approaches can be used.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Plasma-Behandlung aller Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung mit N-, C- oder O-(zum Beispiel N2-, NH3-, N2O)-haltigem Plasma nach dem Ausführen des Prozesses des elektrischen Kontaktierens, zum Beispiel des Drahtbondens, und unmittelbar vor dem Bereitstellen der Formmasse zu dem Gehäuse ausgeführt werden. Dadurch kann die Schutzschicht 336 gebildet werden. Als das Plasma kann ein Funkfrequenz(HF-), Mikrowellen- oder Remote-Plasma verwendet werden.In various embodiments, a plasma treatment of all surfaces and interfaces of the device with N, C, or O (eg, N 2 -, NH 3 -, N 2 O) -containing plasma after performing the process of electrical contacting, for example, wire bonding, and performed immediately prior to providing the molding compound to the housing. This allows the protective layer 336 be formed. As the plasma, a radio frequency (RF), microwave or remote plasma can be used.

Die Behandlung der Oberflächen mit dem N-haltigen Plasma (zum Beispiel N2, NH3, N2O) kann die Schutzschicht 336 bilden, zum Beispiel eine Schutzoberflächenbeschichtung, zum Beispiel eine Metall-Stickstoff-Oberflächenbeschichtung, wie zum Beispiel CuxN, CuxNH oder AgxN.The treatment of the surfaces with the N-containing plasma (for example N 2 , NH 3 , N 2 O) may be the protective layer 336 For example, a protective surface coating, such as a metal-nitrogen surface coating, such as Cu x N, Cu x NH or Ag x N.

Die Behandlung der Oberflächen mit dem O-haltigen Plasma (zum Beispiel O2, O3, NxO) kann die Schutzschicht 336 bilden, zum Beispiel eine Schutzoberflächenbeschichtung, zum Beispiel eine Metalloxid- oder Metall-Sauerstoff-Stickstoff-Oberflächenbeschichtung, wie zum Beispiel CuO; CuxON.The treatment of surfaces with the O-containing plasma (for example O 2 , O 3 , N x O) may be the protective layer 336 for example, a protective surface coating, for example, a metal oxide or metal-oxygen-nitrogen surface coating, such as CuO; Cu × ON.

Bei diversen Ausführungsformen kann bzw. können die Schutzschicht(en) 336, zum Beispiel die dünne(n) Beschichtung(en), die durch die Plasmabehandlung geschaffen wird/werden, eine hohe Affinität mit Cu- und Ag-Oberflächen haben, und kann bzw. können stark an Ihnen und anderen Oberflächen haften und diese daher vor Korrosionsangriff schützen. In various embodiments, the protective layer (s) may / may 336 For example, the thin coating (s) created by the plasma treatment have high affinity with Cu and Ag surfaces, and may strongly adhere to and therefore adhere to them and other surfaces Protect corrosion attack.

Ein Mustern der Schutzschicht 336, die durch die Plasmabehandlung gebildet wird, kann nicht erforderlich sein, weil die Schutzschicht nicht leitend sein kann.A pattern of the protective layer 336 that is formed by the plasma treatment may not be necessary because the protective layer may not be conductive.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke der Schutzschicht 336, die durch die Plasmabehandlung gebildet wird, in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 5 nm, zum Beispiel von etwa 2 nm bis etwa 4 nm, zum Beispiel von etwa 3 nm, liegen.In various embodiments, a thickness of the protective layer 336 , which is formed by the plasma treatment, in a range of about 1 nm to about 5 nm, for example from about 2 nm to about 4 nm, for example, of about 3 nm.

Bei diversen Ausführungsformen können Verarbeitungstemperaturen während des Bildens der elektrisch nicht leitenden Schutzschicht 336 durch Plasmabehandlung in einem Bereich von etwa 180°C bis etwa 240°C, zum Beispiel von etwa 200°C bis etwa 220°C, liegen. Der Temperaturbereich kann von Materialien, die in dem Chipgehäuse verwendet werden, zum Beispiel von einem Material des Substrats und von einem Klebematerial, abhängen.In various embodiments, processing temperatures may be during the formation of the electrically non-conductive protective layer 336 by plasma treatment in a range from about 180 ° C to about 240 ° C, for example from about 200 ° C to about 220 ° C. The temperature range may depend on materials used in the chip package, for example, a material of the substrate and an adhesive material.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Behandlung aller Oberflächen mit Si-haltigen Spezies (zum Beispiel mit SiH4-Derivaten, Siloxanen, Polysiloxanen) ausgeführt werden, um die Schutzschicht 336 zu bilden, zum Beispiel eine schützende Metall-Silicium-Oberflächenschicht, wie zum Beispiel CuSi, oder AgSix. Die Behandlung kann zum Beispiel kurz vor dem Formprozess in einem unterschiedlichen Werkzeug, unmittelbar vor dem Formprozess in dem Formwerkzeug als ein Vorbeschichtungsprozess oder als ein erster Teil des Formprozesses in dem Formwerkzeug ausgeführt werden.In various embodiments, treatment of all surfaces with Si-containing species (for example, with SiH 4 derivatives, siloxanes, polysiloxanes) may be carried out to form the protective layer 336 For example, a protective metal-silicon surface layer such as CuSi or AgSi x . For example, the treatment may be performed just prior to the molding process in a different tool, immediately prior to the molding process in the molding tool as a precoating process, or as a first part of the molding process in the molding tool.

Ein Vorteil der oben beschriebenen Ausführungsformen kann sein, dass ein Korrosionsangriff von Metalloberflächen, zum Beispiel des Drahts, entweder signifikant verringert oder vollständig vermieden werden kann. Daher kann eine Verschlechterung zum Beispiel der Drahtverbindungen (in Bereichen 218 und 220 gezeigt) minimiert oder völlig unterdrückt werden, und eine schädliche Auswirkung auf eine Zuverlässigkeit und Lebensdauer einer Drahtverbindung kann signifikant verringert werden.An advantage of the embodiments described above may be that corrosion attack of metal surfaces, for example of the wire, can either be significantly reduced or completely avoided. Therefore, deterioration of, for example, the wire connections (in areas 218 and 220 shown) can be minimized or completely suppressed, and a deleterious effect on reliability and life of a wire connection can be significantly reduced.

Die 4A bis 4C zeigen schematische Querschnitte 400, 401 und 402 von Chipgehäusen gemäß diversen Ausführungsformen.The 4A to 4C show schematic cross sections 400 . 401 and 402 of chip packages according to various embodiments.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Chipgehäuse bereitgestellt werden.In various embodiments, a chip package may be provided.

Das Chipgehäuse kann im Allgemeinen ähnliche oder identische Teile aufweisen und/oder durch ähnliche oder identische Prozesse, wie in Zusammenhang mit 1A, 1B, 2 und/oder 3A bis 3C beschrieben, gebildet sein. Für solche Teile können dieselben Bezugszeichen verwendet werden, und eine wiederholte Beschreibung kann weggelassen worden sein.The chip package may generally have similar or identical parts and / or similar or identical processes as those associated with 1A . 1B . 2 and or 3A to 3C be described, formed. For such parts, the same reference numerals may be used, and a repetitive description may be omitted.

Das Chipgehäuse kann einen Chip 106, der eine Chipmetalloberfläche 106m (mit oder ohne die Haubenschicht 106c) aufweist, eine Metallkontaktstruktur 110, wobei die Metallkontaktstruktur 110 die Chipmetalloberfläche 106m (oder die Haubenschicht 106c zum Beispiel in einem Fall, in dem die Haubenschicht elektrisch leitend ist) elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial 224 und eine Schutzschicht aufweisen, die unterschiedliche Abschnitte haben kann, zum Beispiel die Schutzschicht 440a, die über einem ersten Abschnitt 110a der Metallkontaktstruktur 110 ausgebildet ist, und/oder die Schutzschicht 440b, die über einem zweiten Abschnitt 110b der Metallkontaktstruktur 110 ausgebildet ist. Alle Schutzschichten 440a, 440b (und/oder möglicherweise andere) in dem Gehäuse können auch die Schutzschicht(en) 440 genannt werden.The chip housing can be a chip 106 that has a chipmetal surface 106m (with or without the hood layer 106c ), a metal contact structure 110 wherein the metal contact structure 110 the chipmetal surface 106m (or the hood layer 106c for example, in a case where the hood layer is electrically conductive) electrically contacted, a packaging material 224 and a protective layer that may have different portions, for example the protective layer 440a that over a first section 110a the metal contact structure 110 is formed, and / or the protective layer 440b that over a second section 110b the metal contact structure 110 is trained. All protective layers 440a . 440b (and / or possibly others) in the housing may also be the protective layer (s) 440 to be named.

Bei diversen Ausführungsformen können Metalloberflächen, die durch die Schutzschicht 440 gebildet werden, in dem Gehäuse bereitgestellt sein, die die Verschlechterung von Bondverbindungen aufgrund der beschriebenen Korrosionsreaktionen entweder nicht oder wenigstens in einem geringeren Ausmaß unterstützen, verstärken oder katalysieren. Solche Oberflächen können als eine spezifische Bonddrahtoberfläche den Abschnitt 440a der Schutzschicht 440 und/oder andere Oberflächen von Metallkomponenten in dem Gehäuse aufweisen, zum Beispiel von Metallkomponenten wie oben beschrieben, die entweder mit spezifischen Metallen als die Schutzschicht 440 dotiert oder beschichtet sein können, oder die exponierte oder eingebettete Inseln solcher Metalle aufweisen können.In various embodiments, metal surfaces passing through the protective layer 440 may be provided in the housing that either do not assist, enhance, or catalyze the degradation of bonds due to the described corrosion reactions, either, or at least to a lesser extent. Such surfaces may act as a specific bonding wire surface to the section 440a the protective layer 440 and / or other surfaces of metal components in the housing, for example metal components as described above, either with specific metals as the protective layer 440 may be doped or coated, or may have exposed or embedded islands of such metals.

Bei diversen Ausführungsformen, wie in 4A bis 4C gezeigt, können die Schutzschichten 440 als eine selektive Beschichtung, zum Beispiel eine Ablagerung, elektrisch leitender (metallischer, metallartiger oder halbleitender) Materialien auf elektrisch leitenden Oberflächen und Schnittstellen der Vorrichtung, zum Beispiel auf der Metallkontaktstruktur 110a, 110b und/oder auf dem Chip 106, zum Beispiel auf der Chipmetalloberfläche 106m, ausgebildet sein. In various embodiments, as in 4A to 4C Shown can be the protective layers 440 as a selective coating, for example a deposit, of electrically conductive (metallic, metal-like or semiconductive) materials on electrically conductive surfaces and interfaces of the device, for example on the metal contact structure 110a . 110b and / or on the chip 106 , for example on the chipmetal surface 106m be trained.

Die abgelagerten elektrisch leitenden Materialien, das heißt die Schutzschicht(en) 440, können Metalle, Legierungen, Oxide, Phosphate, Vanadate und/oder Molybdate, zum Beispiel Al, Ta, Co, Ti, W, Co(P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr, Re, Ir, amorphen Kohlenstoff oder anderes kohlenstoffreiches Material aufweisen oder daraus bestehen.The deposited electrically conductive materials, that is the protective layer (s) 440 , metals, alloys, oxides, phosphates, vanadates and / or molybdates, for example Al, Ta, Co, Ti, W, Co (P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr , Re, Ir, amorphous carbon or other carbon-rich material, or consist thereof.

In einem Fall nicht selektiver Ablagerung, kann eine Aktivierung ausgeführt werden, zum Beispiel durch Wärme, Laser, Strahlung und/oder Vorspannen. Überschüssiges, nicht umgesetztes Material des elektrisch leitenden Materials, auch Overburden genannt, kann entfernt werden, zum Beispiel physisch oder chemisch (nicht gezeigt).In a case of non-selective deposition, activation may be carried out, for example by heat, laser, radiation and / or biasing. Excess unreacted material of the electrically conductive material, also called overburden, can be removed, for example, physically or chemically (not shown).

Bei diversen Ausführungsformen können die Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der elektrisch leitenden Schutzschicht 440 auf oder in einer oder mehreren der Metalloberflächen in dem Chipgehäuse, zum Beispiel auf oder in der Metallkontaktstruktur 110, zum Beispiel dem Draht 110a (das heißt Bilden der Schutzschicht 440a) oder dem Abschnitt 110b (das heißt Bilden der Schutzschicht 440b), oder auf oder in der Chipmetalloberfläche 106m (nicht gezeigt) das Ablagern von Pd, Al, Ni, Ta, Co, Ti, W und/oder anderer durch einen selektiven Atomlagenabscheidungsprozess (ALD), einen selektiven chemischen Prozess des Abscheidens aus der Gasphase (CVD), einen selektiven Prozess des Plasma-verstärkten Ablagerns aus der Gasphase (PECVD) oder einen selektiven chemischen Prozess des Niederdruck-Ablagerns aus der Gasphase (LPCVD), Ablagern von Pd, Ni, Ni(P), NiMoP, Co, Co(P), CoWP, Mo, Cr, Au und/oder Legierungen durch selektive stromlose Abscheidung und/oder Ablagern von Zn, Cr, Au, Pd, Ni, Sn, Mo, Co, V, Mn, Ru, Rh, Zr, Ta, W, Re und/oder Ir durch selektives e-Bias-Sputtering, zum Beispiel Galvanotechnik, aufweisen.In various embodiments, the elective materials and processes may be used to form the electrically conductive protective layer 440 on or in one or more of the metal surfaces in the chip package, for example on or in the metal contact structure 110 , for example the wire 110a (ie forming the protective layer 440a ) or the section 110b (ie forming the protective layer 440b ), or on or in the chipmetal surface 106m (not shown) depositing Pd, Al, Ni, Ta, Co, Ti, W and / or others by a selective atomic layer deposition (ALD) process, a selective chemical vapor deposition (CVD) process, a plasma selective process enhanced vapor deposition (PECVD) or a selective chemical process of low pressure deposition from the gas phase (LPCVD), deposition of Pd, Ni, Ni (P), NiMoP, Co, Co (P), CoWP, Mo, Cr , Au and / or alloys by selective electroless deposition and / or deposition of Zn, Cr, Au, Pd, Ni, Sn, Mo, Co, V, Mn, Ru, Rh, Zr, Ta, W, Re and / or Ir by selective e-bias sputtering, for example electroplating.

Bei diversen Ausführungsformen können die Kombinationen, Legierungen, Vanadate und/oder Molybdate der oben erwähnten Materialien, inklusive zum Beispiel der (handelsüblichen) Beschichtungen wie zum Beispiel Beschichtungen auf Zinnbasis (wie zum Beispiel Olin Messing geliefert von Olin Metal Research Laboratories und Änderungen daran), durch selektives e-Bias-Sputtering (ein elektrolytischer Prozess), zum Beispiel Galvanotechnik, abgelagert werden.In various embodiments, the combinations, alloys, vanadates, and / or molybdates of the above-mentioned materials, including, for example, the (commercial) coatings such as tin-based coatings (such as Olin Brass supplied by Olin Metal Research Laboratories and amendments thereto), by selective e-bias sputtering (an electrolytic process), for example electroplating.

Bei diversen Ausführungsformen können Wahlmaterialien und -prozesse zum Bilden der elektrisch leitenden Schutzschicht 440 ferner das nicht selektive Ablagern von Al auf oder in einer oder mehreren der Oberflächen in dem Chipgehäuse (nicht gezeigt) aufweisen, zum Beispiel mindestens inklusive Chipoberflächen 106m mit ungeschützten Cu-Bereichen. Nach einem Temperprozess, kann sich Al in Cu verteilen, um eine intermetallische CuAl-Verbindung zu bilden. Nicht umgesetztes Al kann selektiv geätzt werden, und die Cu-Oberfläche kann durch die intermetallische AlCu-Verbindung als die Schutzschicht 440 geschützt werden.In various embodiments, elective materials and processes may be used to form the electrically conductive protective layer 440 further comprising non-selective depositing of Al on or in one or more of the surfaces in the chip package (not shown), for example at least including chip surfaces 106m with unprotected Cu areas. After an annealing process, Al can be distributed in Cu to form an intermetallic CuAl compound. Unreacted Al can be selectively etched, and the Cu surface can be protected by the AlCu intermetallic compound as the protective layer 440 to be protected.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 440 eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials 110a0 (siehe 1B) mit einem oder mehreren Metallen der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo), Zinn (Sn) und Zink (Zn) usw., eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials 110a0 mit einer oder mehreren Legierungen, die aus dem Kerndrahtmaterial (zum Beispiel Cu) und einem oder mehreren der Metalle der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Zink (Zn), Zircon (Zr) und Molybdän (Mo) bestehen, die auch Legierungen aufweist, die im Handel erhältlich und in industrieller Verwendung sind, wie zum Beispiel „Monel” (Ni0.66Cu0.33-Legierung), ein Warenzeichen der Special Metals Corporation, Huntington (West Virginia), USA, eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials mit einer oder mehreren binären oder ternären Legierungen, intermetallischen Phasen oder Mischkristallen der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Zink (Zn), Zircon (Zr) und Molybdän (Mo), eine Beschichtung des Kerndrahtmaterials mit einem Nitrid, Carbid, Bord oder Aluminat der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Zink (Zn), Zircon (Zr) und Molybdän (Mo), oder eine Dotierung des Kerndrahtmaterials (entweder beschichtet oder unbeschichtet) mit einem oder mehreren Metallen der Gruppe aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Palladium (Pd), Gold (Au), Silber (Ag), Zink (Zn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo) und Asbest (Sb) aufweisen oder daraus bestehen.In various embodiments, the protective layer 440 a coating of the core wire material 110a0 (please refer 1B ) with one or more metals of the group of nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), tin (Sn) and zinc (Zn), etc., a coating of the core wire material 110a0 with one or more alloys consisting of the core wire material (for example, Cu) and one or more of the metals of the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), zinc (Zn), zirconium (Zr) and molybdenum (Mo), which also has alloys which are commercially available and in industrial use, such as "Monel" (Ni0.66 Cu0.33 alloy), a trademark of Special Metals Corporation of Huntington, West Virginia, USA, a coating of the core wire material with one or more binary or ternary alloys, intermetallic phases or mixed crystals of the group nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), silver (Ag) , Zinc (Zn), zircon (Zr) and molybdenum (Mo), a coating of the core wire material with a nitride, carbide, boron or aluminate of the group of nickel (Ni), cobalt (Co), chromium m (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), zinc (Zn), zirconium (Zr) and molybdenum (Mo), or doping the core wire material (either coated or uncoated) with one or more metals of the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), palladium (Pd), gold (Au), silver (Ag), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo) and asbestos (Sb) or consist thereof.

Bei diversen Ausführungsformen kann entweder nur der Bonddraht 110a mit den Metallen oder Legierungen, die oben spezifiziert sind, beschichtet oder dotiert sein, wodurch die Schutzschicht 440a gebildet wird, oder mehrere oder alle Metalloberflächen in dem Gehäuse (zum Beispiel auch Leiterrahmen-Oberflächen 110b) können mit einem/einer oder mehreren der oben spezifizierten Metalle oder Legierungen beschichtet oder dotiert sein, wodurch andere Schutzschichten, zum Beispiel 440b usw., gebildet werden. An Stelle des Bonddrahts 110a kann eine unterschiedliche Metallkontaktstruktur 110 verwendet und mit der Schutzschicht 440a wie oben beschrieben versehen werden. In various embodiments, either only the bonding wire 110a coated or doped with the metals or alloys specified above, thereby providing the protective layer 440a is formed, or more or all metal surfaces in the housing (for example, leadframe surfaces 110b ) may be coated or doped with one or more of the above specified metals or alloys, thereby providing other protective layers, for example 440b etc., are formed. In place of the bond wire 110a can have a different metal contact structure 110 used and with the protective layer 440a be provided as described above.

Bei diversen Ausführungsformen, durch Verwenden von Bonddrähten 110a (und anderen Metalloberflächen), in welchen das Kernmaterial 110a0 (zum Beispiel Cu, Ag usw.) durch die Schutzschicht 440 geschützt oder abgeschirmt werden kann, können die folgenden Prozesse vermieden oder mindestens signifikant verringert werden: eine katalytische Zerlegung schwefelhaltiger oder anderer Verbindungen an Metalloberflächen, eine rasche Verteilung zum Beispiel von Metall-Sx-Verbindungen entlang dem Draht 110a oder anderen Metalloberflächen, und eine Kriechkorrosion von Reaktionsverbindungen, zum Beispiel Cu-Sx-Verbindungen.In various embodiments, by using bond wires 110a (and other metal surfaces) in which the core material 110a0 (For example, Cu, Ag, etc.) through the protective layer 440 can be prevented or at least significantly reduced the following processes: a catalytic decomposition of sulfur-containing or other compounds on metal surfaces, a rapid distribution of, for example, metal S x compounds along the wire 110a or other metal surfaces, and creep corrosion of reaction compounds, for example, Cu-S x compounds.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 440, zum Beispiel die Beschichtung oder Dotierung, auch auf/in anderen Oberflächen in dem Gehäuse ausgebildet sein, zum Beispiel anderen als der Bonddraht 110a oder anderen als die Metalloberflächen.In various embodiments, the protective layer 440 For example, the coating or doping may also be formed on / in other surfaces in the housing, for example, other than the bonding wire 110a or other than the metal surfaces.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Gehäuse keine Oberfläche aufweisen, die entweder aus einem Edelmetall (Au, Pd, Pt) oder einer Legierung oder Mischkristall dieser Edelmetalle besteht. Die Schutzschicht 440 kann zum Beispiel frei von Edelmetallen sein.In various embodiments, the housing may not have a surface composed of either a noble metal (Au, Pd, Pt) or an alloy or solid solution of these noble metals. The protective layer 440 For example, it can be free of precious metals.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 440 ein Edelmetall (Au, Pd, Pt) oder eine Legierung oder Mischkristall dieser Edelmetalle aufweisen oder aus ihnen bestehen. In diesem Fall kann die Schutzschicht 440 eine Stärke von weniger als 20 nm, zum Beispiel weniger als 10 nm aufweisen.In various embodiments, the protective layer 440 a precious metal (Au, Pd, Pt) or an alloy or solid solution of these precious metals or consist of them. In this case, the protective layer 440 have a thickness of less than 20 nm, for example less than 10 nm.

Bei diversen Ausführungsformen können eine oder mehrere dieser Oberflächen (eine beispielhafte Ausführungsform ist in 4C gezeigt, siehe Schutzschicht 440b) eingebettete oder exponierte Inseln 422 eines unterschiedlichen Metalls (zum Beispiel eines Kernmetalls, zum Beispiel der Metallkontaktstruktur 110, zum Beispiel des Leiterrahmens 110b, wie oben beschrieben, zum Beispiel Kupfer oder Silber oder ein abgelagertes Nicht-Edelmetall) aufweisen. Solche Inseln 442 können als Fänger für korrosive Komponenten agieren. Muster und Dichte der eingebetteten oder exponierten Inseln 442 können in einem weiten Bereich variieren.In various embodiments, one or more of these surfaces may be an example embodiment 4C shown, see protective layer 440b ) embedded or exposed islands 422 a different metal (for example, a core metal, for example, the metal contact structure 110 , for example, the lead frame 110b as described above, for example, copper or silver or a deposited non-noble metal). Such islands 442 can act as scavengers for corrosive components. Pattern and density of embedded or exposed islands 442 can vary within a wide range.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke der Schutzschicht 440, zum Beispiel die Beschichtungsschicht, die eine Mehrzahl einzelner Schichten (nicht gezeigt) aufweisen kann, in dem Bereich von 1 nm bis etwa 300 nm liegen, zum Beispiel in einem Bereich von 5 nm bis etwa 200 nm, zum Beispiel von etwa 10 nm bis etwa 100 nm, in Abhängigkeit von der Anzahl der einzelnen Schichten, zum Beispiel einzelner Beschichtungsschichten, und von dem Kerndrahtdurchmesser.In various embodiments, a thickness of the protective layer 440 For example, the coating layer, which may have a plurality of individual layers (not shown), may range from 1 nm to about 300 nm, for example, in a range of 5 nm to about 200 nm, for example, from about 10 nm about 100 nm, depending on the number of individual layers, for example, individual coating layers, and on the core wire diameter.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 440 vor dem Bondingprozess gebildet werden. In diesem Fall ist klar, dass während einer Verarbeitung eines ersten Bonds (zum Beispiel während FAB-Bildung) und/oder während einer Verarbeitung eines zweiten Bonds (zum Beispiel Wedge-Prozess) zum Beispiel eines Drahts 110a, der eine Schutzschicht 440 wie oben beschrieben hat, das Kernmaterial 110a0 des Drahts (zum Beispiel Cu oder Ag) an den Bereichen 218, 220, an welchen die Verbindungen gebildet werden, exponiert sein kann. Das Kerndrahtmaterial kann folglich nicht mehr zum Beispiel durch die Beschichtung 440a an diesen Stellen geschützt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Beschichtungen und Dotierungen, die in den oben stehenden Ausführungsformen in Zusammenhang mit der Schutzschicht 440, die auf/in der Metallkontaktstruktur 110 gebildet wird, zum Beispiel dem Draht 110a, vorgeschlagen werden, die Zerlegung zum Beispiel schwefelhaltiger Komponenten 212 nicht verstärken oder sogar katalysieren können, das einfache und schnelle Verteilen zum Beispiel schwefelhaltiger Komponenten 212 oder ihrer Fragmente 214 entlang der Drahtoberfläche nicht erlauben können, die Reaktion des Kerndrahtmaterials zum Beispiel mit schwefelhaltigen Komponenten 212 oder Fragmenten 214 nicht unterstützen, verstärken oder sogar katalysieren können, was zur Bildung von zum Beispiel CuSx oder AgSx führen würde, und die schnelle und leichte Kriechkorrosion von Reaktionsprodukten, wie zum Beispiel von CuSx oder AgSx entlang ihren Oberflächen oder Schnittstellen in demselben Ausmaß, wie reine Edelmetalle (zum Beispiel Pd, Pt, Au) es tun, nicht unterstützen können.In various embodiments, the protective layer 440 be formed before the bonding process. In this case, it is clear that during processing of a first bond (for example during FAB formation) and / or during processing of a second bond (for example wedge process) for example of a wire 110a that's a protective layer 440 as described above, the core material 110a0 of the wire (for example, Cu or Ag) at the regions 218 . 220 at which the compounds are formed can be exposed. Consequently, the core wire material can no longer be removed, for example, by the coating 440a be protected in these places. It should be noted, however, that the coatings and dopants used in the above embodiments are related to the protective layer 440 on / in the metal contact structure 110 is formed, for example, the wire 110a , proposed the decomposition of, for example, sulfur-containing components 212 can not amplify or even catalyze the simple and rapid distribution of, for example, sulfur-containing components 212 or their fragments 214 along the wire surface can not allow the reaction of the core wire material, for example, with sulfur-containing components 212 or fragments 214 can not support, enhance, or even catalyze, which would result in the formation of, for example, CuS x or AgS x , and the rapid and mild creep corrosion of reaction products such as CuS x or AgS x along their surfaces or interfaces to the same extent, as pure precious metals (for example, Pd, Pt, Au) do not support it.

Das Bilden der Schutzschicht 440 über, zum Beispiel auf, der Metallkontaktstruktur, zum Beispiel dem Draht 110a und/oder dem Leiterrahmen 110b, vor dem elektrischen Kontaktieren des Chips 106, kann eine Herstellung des Chipgehäuses erleichtern, weil die Schutzschicht 440 als ein Prozess in einer Produktion der Metallkontaktstruktur 110 ausgebildet werden kann. Die Schutzschicht 440 kann bei diversen Ausführungsformen jedoch nach dem Ausführen des Prozesses des elektrischen Kontaktierens, zum Beispiel des Drahtbondens, und vor dem Bereitstellen des Packagingmaterials 224 zu dem Gehäuse ausgebildet werden.Forming the protective layer 440 over, for example, the metal contact structure, for example the wire 110a and / or the ladder frame 110b , before electrically contacting the chip 106 , can a Making the chip housing easier because the protective layer 440 as a process in a production of the metal contact structure 110 can be trained. The protective layer 440 However, in various embodiments, after performing the process of electrical contacting, such as wire bonding, and prior to providing the packaging material 224 be formed to the housing.

Bei den diversen Ausführungsformen können daher der schädliche Korrosionsangriff und Verschlechterung der Verbindungen durch Verwenden der Schutzschicht 440 in dem Chipgehäuse signifikant verringert und die Verbindungszuverlässigkeit verbessert werden.Therefore, in the various embodiments, the harmful corrosion attack and deterioration of the compounds can be achieved by using the protective layer 440 significantly reduced in the chip package and the connection reliability can be improved.

Bei diversen Ausführungsformen, wie zum Bespiel in 4A gezeigt, kann nur der Bonddraht 110a mit den Metallen oder Legierungen, die oben angegeben sind, beschichtet oder dotiert werden.In various embodiments, such as in 4A Only the bonding wire can be shown 110a coated or doped with the metals or alloys set forth above.

Bei diversen Ausführungsformen können mehrere oder alle Metalloberflächen in dem Gehäuse (zum Beispiel auch Leiterrahmenoberflächen 110b) mit einem oder mehreren der Metalle oder Legierungen, die oben angegeben sind, beschichtet oder dotiert werden.In various embodiments, multiple or all metal surfaces in the housing (eg, lead frame surfaces 110b ) are coated or doped with one or more of the metals or alloys listed above.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Stärke einer Edelmetall-Schutzschicht 440 an einem oder mehreren Teilen des Gehäuses weniger als 20 nm, zum Beispiel weniger als 10 nm, sein. Experimente haben bestätigt, dass diese Einschränkung der Edelmetallschichtbeschichtungsstärke eine Lösung für das Korrosionsproblem bereitstellen kann. Das kann zum Beispiel insbesondere der Fall sein, falls die entsprechenden Oberflächen (zum Beispiel Leiterrahmenoberfläche 110b) aufgeraut werden und/oder falls das Kernmaterial der speziellen Gehäusekomponente (zum Beispiel Leiterrahmen 110b) zum Beispiel aus Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Zink (Zn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo) oder einem anderen Metall besteht, das beständige Verbindungen bilden kann, zum Beispiel Metall-Schwefel-Verbindungen, die jedoch keine Kriechkorrosion, sondern Selbst-Passivierung aufweisen und daher nicht zu Verbindungsverschlechterung führen können.In various embodiments, a thickness of a noble metal protective layer 440 at one or more parts of the housing, less than 20 nm, for example less than 10 nm. Experiments have confirmed that this limitation of noble metal coating thickness can provide a solution to the corrosion problem. This may be the case, for example, if the corresponding surfaces (for example, leadframe surface 110b ) and / or if the core material of the particular housing component (for example, leadframe 110b For example, nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), zinc (Zn), zirconium (Zr), molybdenum (Mo) or another metal that can form permanent bonds, for example, metal-sulfur compounds, which, however, have no creep corrosion but self-passivation and thus can not lead to bond degradation.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Gehäuse eine oder mehrere Oberflächen aufweisen, die entweder aus einem Edelmetall (Au, Pd, Pt) oder aus einer Legierung oder einem Mischkristall von Edelmetallen bestehen. Eine oder mehrere dieser Oberflächen können eingebettete oder exponierte Inseln 442 eines unterschiedlichen Metalls haben, das zum Beispiel Nickel (Ni), Cobalt (Co), Chrom (Cr), Titan (Ti), Vanadium (V), Mangan (Mn), Zinn (Sn), Zink (Zn), Zircon (Zr), Molybdän (Mo) oder ein anderes Metall aufweist oder aus ihm besteht, das beständige Verbindungen bilden kann, zum Beispiel Metall-Schwefel-Verbindungen, die keine Kriechkorrosion, sondern Selbst-Passivierung aufweisen und daher nicht zu Verbindungsverschlechterung führen können. Schwefel und/oder andere korrosive Fragmente 214 können an diesen eingebetteten oder exponierten Metallinseln 442 unwiderruflich gebondet und fixiert werden. Sie können daher nicht für einen Korrosionsangriff des Kerndrahtmaterials (zum Beispiel Cu, Ag) verfügbar sein und Korrosionsverschlechterung der Bondverbindung kann daher vermieden oder mindestens signifikant verringert werden. Muster und Dichte der vorgeschlagenen eingebetteten oder exponierten Inseln 214 aus einem unterschiedlichen Metall können in einem weiten Bereich variieren.In various embodiments, the housing may have one or more surfaces made of either a noble metal (Au, Pd, Pt) or an alloy or a solid solution mixed crystal. One or more of these surfaces may be embedded or exposed islands 442 of a different metal comprising, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), chromium (Cr), titanium (Ti), vanadium (V), manganese (Mn), tin (Sn), zinc (Zn), zircon ( Zr), molybdenum (Mo) or another metal which can form permanent compounds, for example metal-sulfur compounds, which have no creep corrosion but self-passivation and therefore can not lead to compound degradation. Sulfur and / or other corrosive fragments 214 can on these embedded or exposed metal islands 442 irrevocably bonded and fixed. Therefore, they can not be available for corrosive attack of the core wire material (for example, Cu, Ag), and corrosion deterioration of the bonding bond can be avoided or at least significantly reduced. Pattern and density of the proposed embedded or exposed islands 214 made of a different metal can vary within a wide range.

Bei diversen Ausführungsformen können die eingebetteten oder exponierten Inseln 214 eine Größe größer als etwa 1 nm, zum Beispiel größer als etwa 2 nm, zum Beispiel größer als etwa 5 nm, zum Beispiel größer als etwa 10 nm, zum Beispiel größer als etwa 50 nm, zum Beispiel größer als etwa 100 nm, haben. Hier kann der Begriff Größe auf einen Durchmesser einer im Wesentlichen kreisförmigen Insel oder auf eine Länge eines größten Ausmaßes in einem Fall, in dem die Insel keine im Wesentlichen kreisförmige Form hat, sondern eher elliptisch, vieleckig oder in irgendeiner anderen Form ist, verweisen. Bei diversen Ausführungsformen kann ein Gesamtflächenanteil, der von der Mehrzahl von Inseln 214 bedeckt wird, zum Beispiel ein Flächenprozentsatz, der von der Mehrzahl von Inseln 214 bedeckt wird, im Vergleich zu einer Gesamtfläche der Metalloberfläche, zum Beispiel des Leiterrahmens 110b, größer sein als etwa 5%, zum Beispiel größer als etwa 10%, zum Beispiel größer als etwa 20%. Bei diversen Ausführungsformen kann ein Gleichgewicht zwischen einer Funktionalität, die von den Oberflächen bereitgestellt wird, die entweder aus einem Edelmetall (Au, Pd, PT) oder aus einer Legierung oder einem Mischkristall von Edelmetallen (Schutz vor Oxidation, der verbesserte Löt- oder Drahtbondingleistung oder verbesserte Haftung erlauben kann) bestehen, und einem Korrosionsschutz, der durch die exponierten Inseln bereitgestellt wird, erhalten werden. Je größer die exponierten Inseln sind und/oder je größer der Flächenanteil, der von den exponierten Inseln abgedeckt wird, ist, desto besser kann ein Schutz vor Korrosion sein. Ausgehend von etwa 5% einer Fläche, die durch die exponierten Inseln abgedeckt ist, und/oder einer Mindestgröße von 1 nm, kann Schutz vor Korrosion bei diversen Ausführungsformen bereitgestellt werden. Ein Höchstwert für einen Bereich, der durch die exponierten Inseln abgedeckt werden kann, und/oder eine maximale Größe der Inseln kann bei diversen Ausführungsformen von diversen Parametern abhängen, wie zum Beispiel von dem Metall der Metalloberfläche, von dem Prozess, der zum Bilden einer elektrisch leitenden Verbindung verwendet wird (zum Beispiel Löten oder Drahtbonden), einer Haftungsanforderung (zum Beispiel des Packagingmaterials 224) usw., so dass ein Ausgleichen und daher ein oberes Limit für eine maximale Größe der exponierten Inseln und/oder eines Flächenanteils, der von den exponierten Inseln abgedeckt wird, von den Umständen abhängen kann.In various embodiments, the embedded or exposed islands 214 a size greater than about 1 nm, for example greater than about 2 nm, for example greater than about 5 nm, for example greater than about 10 nm, for example greater than about 50 nm, for example greater than about 100 nm. Here, the term size may refer to a diameter of a substantially circular island or to a length of a largest extent in a case where the island is not substantially circular in shape but is rather elliptical, polygonal or any other shape. In various embodiments, a total area fraction of the plurality of islands 214 is covered, for example, an area percentage of the plurality of islands 214 is covered, compared to a total area of the metal surface, for example, the lead frame 110b , greater than about 5%, for example, greater than about 10%, for example, greater than about 20%. In various embodiments, an equilibrium may be found between functionality provided by the surfaces made of either a noble metal (Au, Pd, PT) or an alloy or mixed crystal of precious metals (protection from oxidation, improved solder or wire bonding performance, or the like) improved adhesion) and corrosion protection provided by the exposed islands. The larger the exposed islands are and / or the greater the area fraction covered by the exposed islands, the better can be protection against corrosion. Based on about 5% of an area covered by the exposed islands and / or a minimum size of 1 nm, corrosion protection may be provided in various embodiments. A maximum value for an area that can be covered by the exposed islands and / or a maximum size of the islands may be in various embodiments of depend on various parameters, such as the metal of the metal surface, the process used to form an electrically conductive connection (e.g., soldering or wire bonding), an adhesion requirement (e.g., the packaging material 224 ), etc., so that compensation and therefore an upper limit for a maximum size of the exposed islands and / or an area fraction covered by the exposed islands may depend on the circumstances.

5A zeigt als schematische Querschnitte 500 diverse Stufen von zwei alternativen Prozessen zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen. Die zwei alternativen Prozesse haben zwei gemeinsame Stufen, a und e, und drei Stufen (b bis d), die für den einen oder anderen der alternativen Prozesse individuell sind. Der Prozess, der links gezeigt ist (inklusive der sequenziellen Stufen a, b1, c1, d1 und e), kann der Kontaktprozess genannt werden, und der Prozess, der rechts gezeigt ist (inklusive der sequenziellen Stufen a, b2, c2, d2 und e), kann der Nicht-Kontaktprozess genannt werden. 5A shows as schematic cross sections 500 various stages of two alternative processes for forming an electrical contact according to various embodiments. The two alternative processes have two common stages, a and e, and three stages (b to d) that are individual to one or the other of the alternative processes. The process shown on the left (including the sequential stages a, b1, c1, d1, and e) may be called the contact process, and the process shown on the right (including the sequential stages a, b2, c2, d2, and e), the non-contact process can be called.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts bereitgestellt werden. Der elektrische Kontakt kann zwischen einer Metallkontaktstruktur oder einem Teil von ihr, wie zum Beispiel der Metallkontaktstruktur 110a, und einer Metalloberfläche 106s gebildet werden.In various embodiments, a method of forming an electrical contact may be provided. The electrical contact may be between a metal contact structure or a part of it, such as the metal contact structure 110a , and a metal surface 106s be formed.

Die Metallkontaktstruktur 110a kann bei diversen Ausführungsformen einen Draht, zum Beispiel einen Kupferdraht, aufweisen oder aus ihm bestehen. Bei diversen Ausführungsformen kann die Kontaktstruktur 110a irgendeine Art elektrischen Leiters sein und kann Leitungsgeometrien aufweisen, die sich von einem Draht unterscheiden, wie zum Beispiel Clips, Federn, 3D-Platten usw., für die die beschriebenen Ausführungsformen in der gemeinsamen Bedeutung der Wörter einen elektrochemischen Fügeprozess darstellen würden.The metal contact structure 110a In various embodiments, it may comprise or consist of a wire, for example a copper wire. In various embodiments, the contact structure 110a may be any type of electrical conductor and may have line geometries other than a wire, such as clips, springs, 3D plates, etc., for which the described embodiments would, in the common meaning of the words, represent an electrochemical joining process.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Material der Metallkontaktstruktur 110a von (zum Beispiel reinem) Kupfer unterschiedlich sein, kann zum Beispiel ein unterschiedliches Metall, zum Beispiel Silber, aufweisen oder aus ihm bestehen. Mit anderen Worten kann Cu hier nur eine spezifische Ausführungsform darstellen. Tabellen von Daten können in der Literatur verfügbar sein, aus welchen spezifische Kombinationen von Metall und Badlösung ausgewählt werden können, um eine unterschiedliche Kombination von Metall/Verbindungsablagerung zu optimieren und/oder eine Ablagerungsrate von/auf unterschiedlichen Schichten (Mehrstärkenschichten) selektiv auszuwählen.In various embodiments, the material may be the metal contact structure 110a different from (for example, pure) copper, may, for example, comprise or consist of a different metal, for example silver. In other words, Cu can only be a specific embodiment here. Tables of data may be available in the literature from which specific combinations of metal and bath solution may be selected to optimize a different combination of metal / compound deposition and / or to selectively select a deposition rate of / on different layers (multi-thickness layers).

Die Metalloberfläche 106s kann eine Oberfläche einer Metallschicht 106m sein, die Kupfer oder ein unterschiedliches Metall enthält oder daraus besteht, zum Beispiel dasselbe Metall wie die Metallkontaktstruktur 110a.The metal surface 106s can be a surface of a metal layer 106m which contains or consists of copper or a different metal, for example the same metal as the metal contact structure 110a ,

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metallkontaktstruktur 110a und/oder der Chip 106 oder ein Teil des Chips 106, zum Beispiel die Metallschicht 106m oder ihre Oberfläche 106s oder ein Teil dieser, gleichmäßig, ungleichmäßig oder auf strukturierte Art durch eine zusätzliche Schicht (die ähnlich wie oder identisch mit der obenstehenden Haubenschicht 106c sein kann) vor dem Prozess, der durch die Stufen, die in den Tafeln c1 und c2 der 5A gezeigt sind, dargestellt ist, abgedeckt werden. Verschiedene Ausführungsformen sind in den 5C b1-1 und b2-1 dargestellt, die jeweils als gezoomte Ansichten der 5A b1 und b2 betrachtet werden können, mit der zusätzlichen Schicht 106c, die auf der Metallschicht 106m ausgebildet ist. Auf die Stufe, die in der Tafel b1-1 der 5C gezeigt ist, können die Prozesse, die von den Tafeln c1, d1 und e dargestellt sind, folgen, und auf die Stufe, die in der Tafel b2-1 der 5C gezeigt ist, können die Prozesse folgen, die jeweils durch die Tafeln c2, d2 und e dargestellt sind.In various embodiments, the metal contact structure 110a and / or the chip 106 or part of the chip 106 , for example the metal layer 106m or their surface 106s or a part thereof, uniformly, non-uniformly or in a structured manner by an additional layer (which is similar or identical to the above-mentioned hood layer 106c can be) before the process, passing through the steps indicated in the plates c1 and c2 of the 5A are shown, are covered. Various embodiments are in the 5C b1-1 and b2-1, each as a zoomed view of the 5A b1 and b2 can be considered with the additional layer 106c on the metal layer 106m is trained. On the stage, in the panel b1-1 the 5C 2, the processes shown by the panels c1, d1 and e can follow, and the stage shown in the table b2-1 of FIG 5C 2, the processes shown by panels c2, d2, and e, respectively, may follow.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metalloberfläche 106s (und die Metallschicht 106m) Teil einer Halbleitervorrichtung 106 sein, zum Beispiel eines Chips 106, zum Beispiel eines wie oben beschriebenen Chips 106. Der Chip kann bei diversen Ausführungsformen, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Halbleiter 106b, ein strukturiertes Zwischenschichtoxid 106z (auch ILOX genannt), das Kontaktbohrungen 106h zu dem Halbleiter 106b aufweist, eine Cu-Barrierenschicht (oder irgendeine Art von Füllung, Schutz- oder gestapeltem Metall oder leitende Schicht) 106mb und ein dickes Cu (106mt) aufweisen. Der Chip 106 kann nach dem elektrischen Kontaktieren mit Packagingmaterial (hier nicht gezeigt) gepackt werden. Bei diversen Ausführungsformen kann die Metalloberfläche 106s Teil einer unterschiedlichen Vorrichtung sein, zum Beispiel eines zweiten Abschnitts 110b einer Metallkontaktstruktur, zum Beispiel eines Leiterrahmens, oder irgendeine andere Metalloberfläche, zum Beispiel wie oben beschrieben, darunter zum Beispiel Kupfer und/oder Silber, die ein elektrisches Kontaktieren erfordern kann.

  • b1 zeigt eine Stufe nach dem Bondingprozess, wobei ein (zum Beispiel dünner) Cu-Bonddraht 110a mit der Metalloberfläche 106s gebondet werden kann.
  • b2 zeigt den Draht 110a als nicht vollständig in Berührung mit der Cu-Oberfläche 106s der Vorrichtung 106 eingerichtet. Stattdessen kann der Bonddraht 110a mit einem Abstand d zwischen einer Unterkante des Bonddrahts 110a und der Metalloberfläche 106s eingerichtet sein.
  • b3 (siehe 5B) zeigt eine Stufe nach einem Bondingprozess, die als eine Kombination von b1 und b2 betrachtet werden kann, mit einem Abschnitt des Bonddrahts 110a an die Metalloberfläche 106s gebondet, und einem anderen Abschnitt, der nicht vollständig in Berührung mit der Cu-Oberfläche 106s der Vorrichtung 106 eingerichtet ist. Die Einrichtung von b3 kann bei diversen Ausführungsformen als eine Alternative zu den Einrichtungen, die jeweils in den Tafeln b1 und b2 der 5A gezeigt sind, verwendet werden.
  • c1 und c2 zeigen jeweils die Einrichtungen von b1 und b2 als einem zusätzlichen Cu-Ablagerungsprozess unterzogen.
In various embodiments, the metal surface 106s (and the metal layer 106m ) Part of a semiconductor device 106 be, for example, a chip 106 , for example, a chip as described above 106 , The chip may be a semiconductor in various embodiments, but not limited thereto 106b , a structured interlayer oxide 106z (also called ILOX), the contact holes 106h to the semiconductor 106b a Cu barrier layer (or any type of filling, protective or stacked metal or conductive layer) 106mb and a thick Cu ( 106mt ) exhibit. The chip 106 can be packed after electrical contacting with packaging material (not shown here). In various embodiments, the metal surface 106s Be part of a different device, for example a second section 110b a metal contact structure, for example a leadframe, or any other metal surface, for example as described above, including, for example, copper and / or silver, which may require electrical contacting.
  • b1 shows a step after the bonding process, wherein a (for example thinner) Cu bonding wire 110a with the metal surface 106s can be bonded.
  • b2 shows the wire 110a not completely in contact with the Cu surface 106s the device 106 set up. Instead, the bonding wire can 110a with a distance d between a lower edge of the bonding wire 110a and the metal surface 106s be furnished.
  • b3 (see 5B ) shows a step after a bonding process, which can be considered as a combination of b1 and b2, with a portion of the bonding wire 110a to the metal surface 106s Bonded, and another section that is not completely in contact with the Cu surface 106s the device 106 is set up. The arrangement of b3, in various embodiments, may be considered as an alternative to the devices shown in panels b1 and b2 of FIGS 5A are shown used.
  • c1 and c2 each show the devices of b1 and b2 subjected to an additional Cu deposition process.

Bei diversen Ausführungsformen kann in c1 eine galvanische Abscheidung (Anlegen eines Stromflusses in einem Elektrolyt 550, der Kupferionen aufweist) verwendet werden, um eine zusätzliche abgelagerte Schicht 106d zu erhalten (bei der beispielhaften Ausführungsform ist die zusätzliche abgelagerte Schicht eine Kupferschicht). Für die elektrochemische (Kupfer-)Ablagerung, kann ein elektrischer Weg erforderlich sein. Ein solcher Ablagerungsprozess kann wie allgemein gemäß dem Stand der Technik bekannt ausgeführt werden. Die zusätzliche Schicht 106d kann in Abhängigkeit von der spezifischen Ausführungsform, nur auf der Metalloberfläche 106s, nur auf dem Draht 110a, auf einem Teil dieser oder auf beiden eingerichtet, abgelagert werden.In various embodiments, in c1 a galvanic deposition (application of a current flow in an electrolyte 550 which has copper ions) used to form an additional deposited layer 106d to obtain (in the exemplary embodiment, the additional deposited layer is a copper layer). For the electrochemical (copper) deposition, an electrical path may be required. Such a deposition process may be carried out as generally known in the art. The additional layer 106d may, depending on the specific embodiment, only on the metal surface 106s , only on the wire 110a to be deposited on part of this or both.

Bei c2 kann eine stromlose Technik, die ein Elektrolyt 552 verwendet, an das kein externer Strom bereitzustellen ist, um eine Ablagerung von Ionen, zum Beispiel Kupferionen, die in dem Elektrolyt 552 enthalten sind, zu erhalten, verwendet werden, um die zusätzliche abgelagerte Schicht 106d zu erhalten.At c2, an electroless technique can be an electrolyte 552 used to which no external power is to be provided to prevent deposition of ions, for example copper ions, in the electrolyte 552 are included, to be used, the additional deposited layer 106d to obtain.

Eine Gesamtreaktion für die beispielhafte stromlose Kupferablagerung, die in 5 d2 gezeigt ist, kann Formaldehyd (HCHO) als ein Reduktionsmittel verwenden und kann wie folgt zusammengefasst werden: Cu2+ + 2HCHO + 4OH → Cu + 2HCOO + 2H2O + H2 (1) An overall reaction for the exemplary electroless copper deposit found in 5 d2 can use formaldehyde (HCHO) as a reducing agent and can be summarized as follows: Cu 2+ + 2HCHO + 4OH - → Cu + 2HCOO - + 2H 2 O + H 2 (1)

Hier kann HCOO (Ameisensäure) ein Oxidationsprodukt des Reduktionsmittels sein.Here HCOO may - (formic acid) be an oxidation product of the reducing agent.

Die chemische Gleichung (1) kann in eine einfache Reduktionsreaktion (die teilweise kathodische Reaktion „k”) und eine Oxidationsreaktion (die teilweise anodische Reaktion „a”) aufgegliedert werden:

Figure DE102016015777A1_0002
The chemical equation (1) can be broken down into a simple reduction reaction (the partial cathodic reaction "k") and an oxidation reaction (the partially anodic reaction "a"):
Figure DE102016015777A1_0002

Diese zwei teilweisen Reaktionen können jedoch an ein und derselben Elektrode auftreten, nämlich an einer Metall-Lösungs-Phasengrenzfläche. Jede dieser Reaktionen kann bestrebt sein, ihr eigenes potentielles Gleichgewicht zu erreichen.However, these two partial reactions can occur at one and the same electrode, namely at a metal-solution phase interface. Each of these reactions may endeavor to reach its own potential equilibrium.

Wie in M. Paunovic, Plating, 55, 1161 (1986) beschrieben und schematisch in 6 gezeigt, kann der Mechanismus der Dünnfilmbildung durch drei gleichzeitige Kristallbildungsprozesse charakterisiert sein: Nukleation (auch Bildung genannt, siehe Ansicht der 6 am weitesten links), Wachstum (siehe mittlere Ansicht der 6) und Koaleszenz der dreidimensionalen Kristallite 600 (TDCs, siehe Ansicht am weitesten rechts der 6) in Verbindung mit ihren Korngrenzen (GBs) 660. Solche Wachstumsmechanismen können zu einer Bildung kontinuierlicher dünner Cu-Filme bis zu einer Stärke von etwa 3 μm führen. Für eine Cu-Stärke von mehr als etwa 2 μm kann das Gesamtfilmwachstum gemäß einer spezifischen bevorzugten TDC-Kristallausrichtung, Inhibition vertikalen Wachstums ungünstiger Kristallausrichtung, seitlichem Fügen von Körnern (zum Beispiel an den Korngrenzen 660) und einem Wachstum neuer Schichtkörner 662 folgen.As in M. Paunovic, Plating, 55, 1161 (1986) described and schematically in 6 The mechanism of thin film formation can be characterized by three simultaneous crystal formation processes: nucleation (also called formation, see view of 6 leftmost), growth (see middle view of 6 ) and coalescence of the three-dimensional crystallites 600 (TDCs, see far right view) 6 ) in conjunction with their grain boundaries (GBs) 660 , Such growth mechanisms may result in the formation of continuous thin Cu films up to a thickness of about 3 μm. For a Cu thickness greater than about 2 μm, total film growth may be determined according to a specific preferred TDC crystal orientation, inhibition of vertical growth of unfavorable crystal orientation, lateral addition of grains (for example at grain boundaries 660 ) and a growth of new layer grains 662 consequences.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine Cu-Stärke von mehr als etwa 2 bis 3 μm (zum Beispiel bis zu 5 μm oder mehr) erhalten werden, zum Beispiel durch Verwenden unterschiedlicher Chemie, oder durch Einschließen von Leerräumen in der zusätzlich abgelagerten Schicht 106d, zum Beispiel, weil sie in Abhängigkeit von dem Zweck nicht schädlich oder sogar gewünscht sein können.In various embodiments, a Cu thickness of greater than about 2 to 3 μm (for example, up to 5 μm or more) may be obtained, for example, by using different chemistry, or by including voids in the additionally deposited layer 106d For example, because they can not be harmful or even desired depending on the purpose.

In 6 (links) ist die Cu-Nukleation zum Bilden dreidimensionaler Kristalle 600, die schlussendlich die abgelagerte Schicht 106d bilden können, gezeigt. Wie in der Mitte der 6 gezeigt, können die dreidimensionalen Kristalle 600 koaleszieren und Korngrenzen 660 bilden. Schließlich kann in einem Fall, bei dem der Ablagerungsprozess sogar noch weiter geht (in der rechten Tafel der 6 gezeigt), eine Bildung von Leerräumen 664 aufgrund von Wettbewerb der mehreren involvierten Wachstumsmechanismen nicht vermieden werden.In 6 (left) is Cu nucleation to form three-dimensional crystals 600 , finally the layer deposited 106d can show. As in the middle of 6 shown, the three-dimensional crystals 600 coalesce and grain boundaries 660 form. Finally, in a case where the deposition process goes even further (in the right panel of FIG 6 shown), a formation of voids 664 due to competition of the several growth mechanisms involved can not be avoided.

Um das Bilden von Leerräumen 664 innerhalb des abschließenden Cu-Stapels während des Prozesses, der für das Bonden vorgeschlagen wird, wie in der Prozessabfolge (a, b2, c2, d2, e) oder in (a, b3, c2, d2), oder in irgendeiner Variation dieser zu verhindern, könnte man die Cu-Drähte 110a in einem Abstand d von 106s, nicht größer als 3 μm, zum Beispiel in einem Bereich von etwa 0 μm bis etwa 3 μm, zum Beispiel von etwa 0,5 μm bis etwa 2 μm, zum Beispiel um 1 μm, setzen.To make voids 664 within the final Cu stack during the process proposed for bonding, as in the process sequence (a, b2, c2, d2, e), or in (a, b3, c2, d2), or any variation thereof you could prevent the Cu wires 110a at a distance d from 106s not greater than 3 μm, for example in a range from about 0 μm to about 3 μm, for example from about 0.5 μm to about 2 μm, for example by 1 μm.

Bei diversen Ausführungsformen sollte eine Modulanordnung mit dem Bondingprozess vor dem Ablagerungsprozess stattfinden. Daher kann das gesamte Modul in das Ablagerungsbad 550, 552 eingetaucht werden.In various embodiments, a module assembly should take place with the bonding process prior to the deposition process. Therefore, the entire module in the deposition bath 550 . 552 be immersed.

Als eine Folge kann die Metallablagerung auf den Direct Copper Bonded(DCB)-Metallen oder Metallen gedruckter Leiterplatten (PCB) auftreten oder auf irgendeinem Kontakt oder Trägermetall ebenfalls (Leiter, Platte oder irgendeinem Systemteil, bei dem die Gleichung „k” zu einer Ionenabscheidung führen kann). Spezifische Konzeptionsregeln können verwendet werden, um eine Metallablagerung von dem Ablagerungsbad 550, 552 in unterschiedlichen Bereichen des Systems zu verringern oder zu verstärken.As a result, metal deposition can occur on the Direct Copper Bonded (DCB) metals or printed circuit board (PCB) metals or on any contact or carrier metal as well (conductor, plate, or any system part where the equation "k" results in ion deposition can). Specific design rules may be used to prevent metal deposition from the deposition bath 550 . 552 in different areas of the system.

In d1 und d2 ist die zusätzliche abgelagerte Schicht 106d für jede der Ausführungsformen gezeigt. Als ein erklärendes Beispiel ist die abgelagerte Schicht 106d als eine gleichmäßig abgelagerte Schicht sowohl auf der Metalloberfläche 106s als auch auf dem Draht 110a, ohne darauf beschränkt zu sein, gezeigt. Der Ablagerungsprozess, der in c1/c2 gezeigt ist, kann ausreichend lang ausgeführt werden, damit sich die abgelagerte Schicht 106d als eine Schicht bildet, die mindestens einen Abschnitt der Metalloberfläche 106s abdeckt und gleichzeitig mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur 110a umhüllt, wobei im Fall von d1 ein Kontaktbereich umhüllt und gestärkt wird, in dem die Metallkontaktstruktur 110a die Metallschicht 106m kontaktiert, und in dem Fall von d2 ein physischer und elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur 110a und der Metallschicht 106m (mit anderen Worten Überbrücken des Abstands d zwischen der Unterkante des Bonddrahts 110a und der Metalloberfläche 106s) geschaffen und ferner der Kontaktbereich, wie für d1 beschrieben, umhüllt und gestärkt wird. Ein oder mehrere Kontaktbereiche können gebildet werden (bei der beispielhaften Ausführungsform der 5A: zwei Kontaktbereiche).In d1 and d2 is the additional deposited layer 106d for each of the embodiments. As an explanatory example, the deposited layer is 106d as a uniformly deposited layer on both the metal surface 106s as well as on the wire 110a but not limited to shown. The deposition process shown in c1 / c2 can be performed long enough to allow the deposited layer 106d as a layer that forms at least a portion of the metal surface 106s covers and at the same time at least a portion of the metal contact structure 110a in the case of d1, a contact area is enveloped and strengthened, in which the metal contact structure 110a the metal layer 106m contacted, and in the case of d2, a physical and electrical contact between the metal contact structure 110a and the metal layer 106m (in other words, bridging the distance d between the lower edge of the bonding wire 110a and the metal surface 106s ) and also the contact area, as described for d1, wrapped and strengthened. One or more contact areas may be formed (in the exemplary embodiment of FIG 5A : two contact areas).

Bei diversen Ausführungsformen kann die zusätzliche abgelagerte Schicht 106d sowohl auf der Metallkontaktstruktur 110a als auch auf der Metalloberfläche 106s (wie gezeigt) wachsen, oder nur auf der Metalloberfläche 106s (wie oben beschrieben), oder nur auf der Metallkontaktstruktur 110a, oder nur auf Bereichen oder jeweils entweder oder sowohl auf der Metalloberfläche 106s als auch der Metallkontaktstruktur 110a (nicht gezeigt).In various embodiments, the additional deposited layer 106d both on the metal contact structure 110a as well as on the metal surface 106s grow (as shown), or only on the metal surface 106s (as described above), or only on the metal contact structure 110a , or only on areas or each one either or both on the metal surface 106s as well as the metal contact structure 110a (Not shown).

Wie in e gezeigt, kann ein Ausglühvorgang im Anschluss an den Ablagerungsprozess jeweils von c1/d1 und c2/d2 ausgeführt werden. Dadurch kann die Cu-Cu-Schnittstelle, wie in d1 und d2 gezeigt, verschwinden. Mit anderen Worten können sich nach dem Ausglühvorgang die Vorablagerungs-Metallschicht 106mt und die abgelagerte Metallschicht 106d verbunden haben, um eine homogene oder stärker verbundene Metallschicht 554 zu bilden. In der Metallschicht 554 kann die Metallkontaktstruktur 110a mindestens teilweise eingebettet sein/resultieren, siehe Kontaktbereiche 556. Solche oder zusätzliche Bedingungen nach der Verarbeitung, wie zum Beispiel Temperatur oder Umgebung, können sich in Abhängigkeit von dem spezifischen Anwendungsbereich dieser Erfindung ändern. Das Ausglühen kann zum Beispiel bei diversen Ausführungsformen als ein Erhitzungsprozess ausgeführt werden, wobei die Vorrichtung auf eine Temperatur unter 450°C, zum Beispiel in einem Bereich von etwa 250°C bis etwa 420°C, zum Beispiel von etwa 300°C bis etwa 400°C, erhitzt werden kann.As shown in e, annealing may be performed subsequent to the deposition process of c1 / d1 and c2 / d2, respectively. This allows the Cu-Cu interface to disappear as shown in d1 and d2. In other words, after the annealing process, the pre-deposition metal layer may become 106mt and the deposited metal layer 106d connected to a homogeneous or more bonded metal layer 554 to build. In the metal layer 554 can the metal contact structure 110a at least partially embedded / result, see contact areas 556 , Such or additional post-processing conditions, such as temperature or environment, may vary depending on the specific field of application of this invention. The annealing may be performed, for example, in various embodiments as a heating process, wherein the device is at a temperature below 450 ° C, for example in a range from about 250 ° C to about 420 ° C, for example from about 300 ° C to about 400 ° C, can be heated.

Der Prozess mit niedriger Temperatur (unter 450°C) für das Ausglühen, zum Beispiel zum Eliminieren/Entfernen der Metallkorngrenzen, kann völlig mit fertigen Halbleitervorrichtungen und Standard-Passivierungsschichten verträglich sein.The low temperature (below 450 ° C) process for annealing, for example, to eliminate / remove metal grain boundaries, may be fully compatible with finished semiconductor devices and standard passivation layers.

Bei diversen Ausführungsformen können zusätzliche optionale Prozesse enthalten sein, zum Beispiel ein Reinigungsprozess vor oder nach dem Ausglühen, oder ein zusätzlicher Metallisierungsprozess (zum Beispiel eine Schutzschichtablagerung), oder irgendeine Kombination solcher zusätzlicher Prozesse.In various embodiments, additional optional processes may be included, for example, a pre- or post-annealing cleaning process, or an additional metallization process (eg, a protective layer deposition), or any combination of such additional processes.

Bei diversen Ausführungsformen kann der Ausglühprozess, zum Beispiel ein Ausglühprozess bei niedriger Temperatur, in dessen Verlauf interstitieller Wasserstoff aus den GBs der Cu-Schicht freigegeben werden kann, wo nur nicht flüchtiger H in starker Bindung zu Cu bleibt, nach dem Ablagern der abgelagerten Schicht 106d ausgeführt werden. Dadurch kann die Streckbarkeit und Festigkeit von Cu zurückgewonnen werden. In various embodiments, the annealing process, for example, a low temperature annealing process, during which interstitial hydrogen may be released from the GBs of the Cu layer, where only non-volatile H remains in strong bonding with Cu, may be deposited after depositing the deposited layer 106d be executed. Thereby, the stretchability and strength of Cu can be recovered.

Bei diversen Ausführungsformen können abschließende zusätzliche Prozesse, zum Beispiel ein Prozess wie in Tafel f in 5D dargestellt, der nach dem Prozess, der in Tafel e der 5A gezeigt ist, ausgeführt werden kann, ausgeführt werden, zum Beispiel ein Bilden einer Schutzabdeckungsschicht 558, um den geformten/verstärkten Kontakt und/oder die Metalloberfläche zu schützen.In various embodiments, final additional processes may be, for example, a process as shown in Table f in FIG 5D shown after the process shown in Table e the 5A can be performed, for example, forming a protective cover layer 558 to protect the molded / reinforced contact and / or the metal surface.

Bei diversen Ausführungsformen können vor dem Bilden der Schutzabdeckungschicht 558 Reinigungs- und/oder Konditionierungs-(zum Beispiel Plasmaätz-)Prozesse zum Anpassen der Oberflächeneigenschaften der abgelagerten Cu-Schicht 106d ausgeführt werden.In various embodiments, prior to forming the protective cover layer 558 Cleaning and / or conditioning (for example, plasma etching) processes for adjusting the surface properties of the deposited Cu layer 106d be executed.

Die chemische Gleichung (2) für die kathodische Ablagerung (die Nicht-Kontaktalternative der 5A) kann auch für galvanische Cu-Ablagerung (die Kontaktalternative der 5A) verallgemeinert werden, wobei die zwei Elektronen, die für eine Aktivierung der Cu-Ablagerung erforderlich sein können, durch einen elektrischen Strom bereitgestellt werden können.The chemical equation (2) for the cathodic deposition (the non-contact alternative of the 5A ) can also be used for galvanic Cu deposition (the alternative contact of the 5A ), wherein the two electrons which may be required for activation of the Cu deposit may be provided by an electric current.

Gemäß diversen Ausführungsformen kann ein ausreichend hoher Strom zu der Kathode zugeführt werden, die elektrisch mit einer externen Vorspannung verbunden (zum Beispiel kurzgeschlossen) sein kann. Eine solche Vorspannung kann durch die DCB (oder PCB oder irgendein Kontaktmetall) bereitgestellt werden, zum Beispiel durch ein zweites Ende des Bonddrahts 110a (gestrichelter Teil in 5A). In diesem Fall kann der Cu-Bonddraht 110a an demselben Potenzial sein wie das Cu-Pad, so dass beide gleichzeitig während des galvanischen Prozesses überzogen werden können.According to various embodiments, a sufficiently high current may be supplied to the cathode, which may be electrically connected (eg short-circuited) to an external bias voltage. Such biasing may be provided by the DCB (or PCB or any contact metal), for example, a second end of the bond wire 110a (dashed part in 5A ). In this case, the Cu bonding wire 110a be at the same potential as the Cu pad, so that both can be coated simultaneously during the galvanic process.

7 zeigt schematische Querschnitte von zwei Stufen eines Verfahrens zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen. 7 12 shows schematic cross-sections of two stages of a method for forming an electrical contact according to various embodiments.

Diverse Teile und Prozesse können identisch oder ähnlich wie entsprechende Teile und Prozesse, wie in Zusammenhang mit den 5A, 5B, 5C, 5D und 6 beschrieben, sein. Ihre Beschreibung wurde eventuell weggelassen.Diverse parts and processes may be identical or similar to corresponding parts and processes, as related to 5A . 5B . 5C . 5D and 6 be described. Your description may have been omitted.

Während des Bondingprozesses (in dem Sinne einer anfänglichen Einrichtung/Kontaktierung, wie zum Beispiel in 5A b1 gezeigt), können sich in der Metallkontaktschicht 106mt Risse 772 unter Bondingfüßen oder an anderen Stellen, die von dem Bondingfuß unterschiedlich sind, aufgrund mechanischer Belastung bilden, die zu der Metallkontaktschicht 106mt von dem Bondingprozess zugeführt wird. Die Risse 772 können bei diversen Ausführungsformen durch das Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts, wie oben beschrieben, abgedichtet werden (siehe 7, rechte Tafel).During the bonding process (in the sense of initial setup / contacting, such as in 5A b1) may be in the metal contact layer 106mt cracks 772 under bonding feet or other locations other than the bonding foot due to mechanical stress forming to the metal contact layer 106mt is supplied from the bonding process. The cracks 772 can be sealed in various embodiments by the method of forming an electrical contact as described above (see 7 , right panel).

Bei diversen Ausführungsformen könnten kleine Risse, die während des Soft-Bondingprozesses eingeleitet werden, daher entweder durch Ausführen eines „Füllprozesses”, durch den die Risse 772 im Wesentlichen vollständig ausgefüllt werden können (nicht gezeigt), entfernt werden, oder durch Ausführen eines „Überkappungsprozesses”, durch den die Risse von der Umgebung durch eine Haubenschicht in Abhängigkeit von einer Größe und einer Amplitude sowie der Menge der Risse abgedichtet oder teilweise abgedichtet werden können, von einer Oberseite geschlossen werden.Thus, in various embodiments, small cracks introduced during the soft bonding process could be accomplished either by performing a "fill process" through which the cracks 772 can be substantially completely filled (not shown), or by performing a "capping process" by which the cracks from the environment are sealed or partially sealed by a capping layer depending on a size and amplitude as well as the amount of cracks can be closed from a top.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts als ein „reines Überkappungs”-Verfahren, nachdem irgendein Bonden aufgetreten ist, auf eine Standardart ausgeführt werden, um zu verhindern, dass bereits ausgebildete Risse es schädlichen Ionen ermöglichen, zu der Halbleiter-, zum Beispiel Si-, Schnittstelle einzudringen. Bei dieser Ausführungsform kann ein Verstärken des Bonds zweitrangig sein.In various embodiments, the method of forming an electrical contact as a "pure capping" method after any bonding has occurred can be performed in a standard manner to prevent already formed cracks from causing harmful ions to the semiconductor, for example, Si, interface penetrate. In this embodiment, amplifying the bond may be secondary.

Bei diversen Ausführungsformen können schädliche Effekte der Risse 772, die durch das Metallpad 106mt eindringen, gemindert oder eliminiert werden. Das Metallbarrierendesign kann versuchen, eine Gegenwart kleiner Risse zu berücksichtigen, indem zum Beispiel Ionenfangen umgesetzt oder Schichten aufgenommen werden, deren Zweck darin besteht, Ionenverteilung zu verzögern. Bei diversen Ausführungsformen kann, wie oben beschrieben, eine Verfügbarkeit der schädlichen Ionen verringert werden. Falls nach dem Bondingprozess das Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen angewandt wird, können die Risse geschlossen (abgedichtet) werden, wie in 7 (rechts) gezeigt. Die Ionenverteilung kann folglich minimiert werden, indem einem Eindringen zusätzlicher externer schädlicher Elemente vorgebeugt wird.In various embodiments, deleterious effects of the cracks 772 passing through the metal pad 106mt penetrate, diminished or eliminated. The metal barrier design may attempt to account for the presence of small cracks by, for example, ion-trapping or incorporating layers whose purpose is to retard ion distribution. In various embodiments, as described above, availability of the harmful ions can be reduced. If, after the bonding process, the method of forming an electrical contact according to various embodiments is used, the cracks may be closed (sealed) as in FIG 7 (right) shown. The Ion distribution can thus be minimized by preventing ingress of additional external harmful elements.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Vorteil der Ausführungsformen, die in Zusammenhang mit den 5A bis 9 beschrieben sind, der sein, dass der Bondingprozess (in dem Sinne einer anfänglichen Einrichtung/Kontaktierung, zum Beispiel wie in 5A b1 gezeigt) nicht erforderlich ist, um der Metallkontaktoberfläche 106s und/oder der Metallkontaktschicht 106m, auch Metallpad genannt, ausreichend Stärke bereitzustellen, was anderenfalls ein Bilden von Rissen 772 in dem Pad selbst induzieren kann, was Funktionsprobleme verursachen kann, falls Risse tief unter das Cu-Pad eindringen. Bei diversen Ausführungsformen kann ein Soft-Bondingprozess ausreichen, um sicherzustellen, dass nur der Metalldraht 110a nahe genug oder knapp in Kontakt mit der Kathode (der Metalloberfläche 106s) ist. Kein Eindringen des Bonddrahts 110a und/oder keine Änderung der Metalloberfläche 106s kann erforderlich sein, weil der Draht 110a in einem Abstand von der Metalloberfläche 106s platziert ist. Die mechanische Zuverlässigkeit einer Bondingverbindung, die während eines gemeinsamen Bonding-Eindringprozesses erhalten werden kann, kann hier aufgrund des Wachstumsmechanismus, der gleichzeitig auf dem Cu-Pad (der Metalloberfläche 106s der Metallkontaktschicht 106m) und auf dem Cu-Draht 110a stattfinden kann, obsolet sein, bis ein kontinuierliches Material oder eine kontinuierliche Verbindung erhalten wird.In various embodiments, an advantage of the embodiments associated with the 5A to 9 that is, the bonding process (in the sense of an initial setup / contact, for example as in 5A b1) is not required to the metal contact surface 106s and / or the metal contact layer 106m also called metal pad, provide sufficient strength, otherwise forming cracks 772 in the pad itself can induce, which can cause functional problems if cracks penetrate deep under the Cu pad. In various embodiments, a soft bonding process may be sufficient to ensure that only the metal wire 110a close enough or just in contact with the cathode (the metal surface 106s ). No penetration of the bonding wire 110a and / or no change in the metal surface 106s may be necessary because of the wire 110a at a distance from the metal surface 106s is placed. The mechanical reliability of a bonding compound that can be obtained during a common bonding penetration process can be considered here due to the growth mechanism simultaneously applied to the Cu pad (the metal surface 106s the metal contact layer 106m ) and on the copper wire 110a be obsolete until a continuous material or compound is obtained.

Jede der 8 zeigt als als schematische Querschnitte diverse Stufen eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen.Each of the 8th shows as schematic cross sections various stages of a process for forming an electrical contact according to various embodiments.

Diverse Teile und Prozesse können mit entsprechenden Teilen und Prozessen, wie oben beschrieben, identisch oder ähnlich sein. Ihre Beschreibung wurde eventuell weggelassen.Various parts and processes may be identical or similar to corresponding parts and processes as described above. Your description may have been omitted.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden einer elektrischen Verbindung zusätzliche Zwischenprozesse oder dem galvanischen Bondingprozess folgende Prozesse aufweisen.In various embodiments, the method of forming an electrical connection may include additional intermediate processes or processes following the galvanic bonding process.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden einer elektrischen Verbindung zusätzlich einen Zwischenablagerungsprozess aufweisen, wodurch eine strukturierte Schicht 882 gebildet wird. Der Zwischenablagerungsprozess kann zum Beispiel einen lithografischen Prozess aufweisen oder ein Siebdruck-, Schablonen- oder Mikrokontakt-Druckvorgang sein, wie zum Beispiel in B. Micel et al., IBM J. RES & DEV, 45, 5 (2001) beschrieben. Dadurch könnte die Metalloberfläche 106s zusätzlich für den darauf folgenden galvanischen Bondingprozess vorbereitet/vorbehandelt werden. Weitere zusätzliche Zwischenprozesse können bei diversen Ausführungsformen ebenfalls enthalten sein, wie zum Beispiel Wärmebehandlung oder Reinigungsprozesse oder ein Einschließen einer dünnen Schicht. Als ein Beispiel des Zwischenablagerungsprozesses kann ein Schablonendrucken, das gut etabliert und umfassend zum Zusammenfügen von Leiterplatten, wie zum Beispiel SMDs oder Einzel-Dies, verwendet wird, als Vorprozess vor der galvanischen Abscheidung ausgeführt werden. Dabei kann eine Schablone 880 aus rostfreiem Stahl verwendet werden, um auf der Oberseite der Metallschicht 106mt (auf dem Vorrichtungsmetallpad) ein Muster zu übertragen, indem Metallpaste/-Emulsion 882, die Material wie zum Beispiel SnAgCu<SAC>-Legierung, Sn, Zn, In, Mn usw., wie in der a-b-c-d-Sequenz der 8A gezeigt, enthält, verwendet wird. Die Metallpaste/-Emulsion 882 kann in Öffnungen der Schablone durch Verwenden einer Rakel 886 gequetscht werden. Anschließend kann die Schablone entfernt werden, was die strukturierte Metallpaste/-Emulsion 882 auf der Metalloberfläche 106s hinterlässt.In various embodiments, the method of forming an electrical connection may additionally include an intermediate deposition process, thereby forming a patterned layer 882 is formed. The intermediate deposition process may include, for example, a lithographic process or a screen printing, stencil, or microcontact printing process, such as in FIG Micel et al., IBM J. RES & DEV, 45, 5 (2001). described. This could cause the metal surface 106s additionally prepared / pretreated for the subsequent galvanic bonding process. Other additional intermediate processes may also be included in various embodiments, such as heat treatment or cleaning processes, or inclusion of a thin layer. As an example of the intermediate deposition process, stencil printing, which is well established and extensively used for assembling printed circuit boards, such as SMDs or single dies, may be performed as a pre-process prior to electrodeposition. It can be a template 880 Stainless steel used to be on top of the metal layer 106mt (on the device metal pad) to transfer a pattern by adding metal paste / emulsion 882 , the material such as SnAgCu <SAC> alloy, Sn, Zn, In, Mn, etc. as in the abcd sequence of 8A shown, contains, is used. The metal paste / emulsion 882 can in openings of the template by using a squeegee 886 be squeezed. Subsequently, the stencil can be removed, leaving the structured metal paste / emulsion 882 on the metal surface 106s leaves.

Eine dünne Schicht 884 kann bei diversen Ausführungsformen durch einen Ablagerungsprozess gebildet werden, wie zum Beispiel durch ALD, PVD oder andere Verfahren, um eine Schicht mit dünner Stärke bis zu etwa 20 nm, zum Beispiel etwa 10 nm, zu erhalten. Die dünne Schicht kann zum Beispiel Sauerstoff oder Stickstoff oder andere schützende oder haftvermittelnde Materialien aufweisen. Der Ablagerungsprozess der dünnen Schicht kann zum Beispiel vor dem Prozess zum Bilden der strukturierten Schicht 882, wie in 8B gezeigt, ausgeführt werden. Bei diversen Ausführungsformen kann der Ablagerungsprozess der dünnen Schicht im Anschluss an die Prozesse, die in den 8A und 8B gezeigt sind, ausgeführt werden (nicht gezeigt).A thin layer 884 In various embodiments, it may be formed by a deposition process, such as by ALD, PVD or other methods, to obtain a thin thickness layer up to about 20 nm, for example about 10 nm. The thin layer may comprise, for example, oxygen or nitrogen or other protective or adhesion promoting materials. For example, the deposition process of the thin film may be prior to the process of forming the patterned film 882 , as in 8B shown to be executed. In various embodiments, the deposition process of the thin layer may be subsequent to the processes that occur in the 8A and 8B are shown executed (not shown).

Bei diversen Ausführungsformen können in Abhängigkeit von einer chemischen Zusammensetzung, einer Rheologie und von einer gemusterten Geometrie des gedruckten Pads unterschiedliche Resultate erhalten werden. Zum Beispiel kann eine weitere Differenzierung der Ablagerungsrate in unterschiedlichen Bereichen des Systems erzielt werden, eine Bonddraht-Verlagerungseffizienz kann verbessert werden, eine Gefahr von Rissen kann gemindert werden, eine Gefahr von Lösungskapselung in Leerstellen kann gemindert werden usw.In various embodiments, different results may be obtained depending on a chemical composition, a rheology, and a patterned geometry of the printed pad. For example, further differentiation of the deposition rate in different areas of the system can be achieved, bonding wire displacement efficiency can be improved, risk of cracking can be reduced, a risk of solvent encapsulation in voids can be reduced, and so on.

9 zeigt als schematische Querschnitte diverse Stufen eines Prozesses zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen. 9 Figure 12 shows, as schematic cross sections, various stages of a process for forming an electrical contact according to various embodiments.

Diverse Teile und Prozesse können identisch oder ähnlich wie entsprechende Teile und Prozesse, wie oben beschrieben, sein. Ihre Beschreibung wurde eventuell weggelassen.Various parts and processes may be identical or similar to corresponding parts and processes as described above. Your description may have been omitted.

Bei diversen Ausführungsformen kann Mikrokontakt-Lithographie zum Beispiel als ein Beispiel zum Verhindern lokaler Metallablagerung verwendet werden. Als ein anderes Beispiel kann eine Lithographietechnik, wie zum Beispiel die Mikrokontakt-Lithographie, anhand welcher man Maskenschichten 992 auf der Padoberfläche 106s mit einem großen Durchsatz ablagern kann, verwendet werden. Während eines Mikrolithographieprozesses kann eine Maskenschicht 992, zum Beispiel eine Polymer-Einzelschicht gebildet werden, zum Beispiel gestempelt werden, indem ein strukturierter Stempel 990 auf der Oberseite der Metallkontaktschicht 106m (dem Metallpad) verwendet wird. Die Polymer-Einzelschicht kann fähig sein, das Wachsen zusätzlichen Metalls bei einem darauf folgenden elektrochemischen Ablagerungsprozess zu verhindern, und kann das Wachsen zusätzlichen Metalls (der abgelagerten Metallschicht 106d) nur in Bereichen 994, die von der Maskenschicht 992 unbedeckt sind, erlauben. Dieser Ansatz ist schematisch in der a-b-c-Sequenz der 9 veranschaulicht und kann als einen komplementären Ansatz des oben beschriebenen Siebdruck-/Schablonendruckansatzes darstellend betrachtet werden. Diese beiden Prozesse können Vorkonditionierungsprozesse darstellen, das heißt, sie können vor dem elektrochemischen Bonden erfolgen.For example, in various embodiments, microcontact lithography may be used as an example to prevent localized metal deposition. As another example, a lithography technique, such as microcontact lithography, may be used to form mask layers 992 on the pad surface 106s can be used with a large throughput deposit. During a microlithography process, a mask layer 992 For example, a polymer monolayer may be formed, for example, stamped by a textured stamp 990 on top of the metal contact layer 106m (the metal pad) is used. The polymer monolayer may be capable of preventing the growth of additional metal in a subsequent electrochemical deposition process, and may facilitate the growth of additional metal (the deposited metal layer 106d ) only in areas 994 that from the mask layer 992 are uncovered, allow. This approach is schematic in the abc sequence of 9 and may be considered to represent a complementary approach of the screen printing / stencil printing approach described above. These two processes may represent preconditioning processes, that is, they may be prior to electrochemical bonding.

Bei diversen Ausführungsformen kann bei einem Postprozess eine Lötpaste stellenweise auf dem elektrochemisch gebondeten Kontakt/der elektrochemisch gebondeten Schnittstelle (nicht gezeigt) abgelagert werden.In various embodiments, a post-process solder paste may be deposited in places on the electrochemically bonded contact / interface (not shown).

Bei diversen Ausführungsformen kann als ein Postprozess eine Schutzschicht, zum Beispiel wie oben beschrieben, abgelagert werden.In various embodiments, as a post process, a protective layer may be deposited, for example, as described above.

Bei diversen Ausführungsformen können Zwischenpozesse, zum Beispiel Reinigen, ein Plasma-Haftvermittlungsprozess oder Wärmekonditionierung, optional an irgendeiner geeigneten Stelle in der Abfolge der oben beschriebenen Prozesse ausgeführt werden.In various embodiments, intermediate processes, for example, cleaning, a plasma bonding process, or thermal conditioning, may optionally be performed at any suitable location in the sequence of processes described above.

10 zeigt schematische Zeichnungen von zwei Stufen eines Verfahrens zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen. 10 FIG. 12 shows schematic drawings of two stages of a method of forming an electrical contact according to various embodiments. FIG.

Bei diversen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts bereitgestellt werden. Der elektrische Kontakt kann zwischen einer Metallkontaktstruktur 110a und einer Metalloberfläche 110bs gebildet werden. Die Metallkontaktstruktur 110a kann elektrisch mit einem Chip 106, auch ein Die genannt, verbunden sein.In various embodiments, a method of forming an electrical contact may be provided. The electrical contact may be between a metal contact structure 110a and a metal surface 110bs be formed. The metal contact structure 110a can be electric with a chip 106 , also called a die, be connected.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metallkontaktstruktur 110a einen Bonddraht, zum Beispiel einen Kupferbonddraht, aufweisen oder aus ihm bestehen. Die Metallkontaktstruktur 110a kann, an Stelle eines Drahts, als irgendein anderes geeignetes Kontaktierungsmittel, wie oben beschrieben, für die ersten Abschnitte 110a der Metallkontaktstrukturen 110 gebildet werden.In various embodiments, the metal contact structure 110a a bonding wire, for example, a Kupferbonddraht, have or consist of it. The metal contact structure 110a may, instead of a wire, be any other suitable contacting means as described above for the first sections 110a the metal contact structures 110 be formed.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metalloberfläche 110bs eine Oberfläche eines Metallelements 110b sein. Das Metallelement 110b kann dem zweiten Abschnitt 110b der Metallkontaktstrukturen 110, die oben beschrieben sind, entsprechen, zum Beispiel einem Leiterrahmen, zum Beispiel einem Leiterrahmen, der aus Kupfer besteht oder Kupfer aufweist. Das Metallelement 110b kann an Stelle eines Leiterrahmens als irgendeine andere Metallstruktur ausgebildet sein, die die Metallkontaktstruktur 110a elektrisch kontaktieren kann und die Kupfer aufweisen oder daraus bestehen kann.In various embodiments, the metal surface 110bs a surface of a metal element 110b be. The metal element 110b can the second section 110b the metal contact structures 110 The above-described ones correspond to, for example, a lead frame, for example, a lead frame made of copper or copper. The metal element 110b may be formed in place of a leadframe as any other metal structure including the metal contact structure 110a can electrically contact and have or consist of copper.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts das Ablagern durch Atomlagenabscheidung einer Passivierungsschicht 1098a über mindestens einem Bereich der Metalloberfläche 110bs aufweisen, wobei die Passivierungsschicht Aluminiumoxid aufweisen kann. Der ALD-Prozess kann sehr winkelgetreu und unabhängig von einer Geometrie der Metalloberfläche 110bs, zum Beispiel von einer Leiterrahmen-Geometrie, sein. Eine Stärke der Passivierungsschicht 1098a kann im Wesentlichen gleichförmig sein.In various embodiments, the method of forming an electrical contact may include depositing by atomic layer deposition of a passivation layer 1098a over at least a portion of the metal surface 110bs wherein the passivation layer may comprise aluminum oxide. The ALD process can be very true to the angle and independent of a geometry of the metal surface 110bs , for example, of leadframe geometry. A strength of the passivation layer 1098a may be substantially uniform.

Die Passivierungsschicht 1098a kann das Kupfer der Metalloberfläche 110bs vor Oxidation schützen, zum Beispiel während der Lagerung und insbesondere während des Zusammenfügens, das bei erhöhten Temperaturen ausgeführt werden kann (zum Beispiel kann der Bondingprozess Temperaturen von mehr als 200°C erfordern), die anderenfalls zu einer Oxidation des Kupfers führen könnten. Durch Verwenden einer geeigneten Schichtstärke, zum Beispiel einer Stärke in einem Bereich von etwa 1 nm bis etwa 100 nm, zum Beispiel von etwa 5 nm bis etwa 50 nm, zum Beispiel von etwa 5 nm bis etwa 20 nm, zum Beispiel von etwa 5 nm bis etwa 10 nm, kann die Metalloberfläche 110bs, zum Beispiel die Leiterrahmenoberfläche, geschützt werden und Drahtbonden kann immer noch möglich sein.The passivation layer 1098a can the copper of the metal surface 110bs Protect against oxidation, for example during storage and especially during assembly, which increased at Temperatures can be carried out (for example, the bonding process may require temperatures of more than 200 ° C), which could otherwise lead to oxidation of the copper. By using a suitable layer thickness, for example a thickness in a range from about 1 nm to about 100 nm, for example from about 5 nm to about 50 nm, for example from about 5 nm to about 20 nm, for example from about 5 nm up to about 10 nm, the metal surface can be 110bs For example, the leadframe surface can be protected and wire bonding may still be possible.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts ferner das elektrische Kontaktieren des Bereichs der Metalloberfläche 110bs mit der Metallkontaktstruktur 110a aufweisen, wobei die Metallkontaktstruktur 110a Kupfer aufweisen kann.In various embodiments, the method of forming an electrical contact may further include electrically contacting the portion of the metal surface 110bs with the metal contact structure 110a have, wherein the metal contact structure 110a Copper may have.

Bei diversen Ausführungsformen kann es möglich sein, dass vor dem Anwenden des ALD-Prozesses eine Auswirkung von Anlaufschutzbeschichtungen in Betracht gezogen werden muss, und die Metalloberfläche 110bs muss eventuell richtig gereinigt werden, wie gemäß dem Stand der Technik bekannt ist.In various embodiments, it may be possible to consider an effect of tarnish coatings prior to applying the ALD process, and the metal surface 110bs may need to be properly cleaned as known in the art.

11 zeigt einen Prozessfluss 1100 für ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses gemäß diversen Ausführungsformen. 11 shows a process flow 1100 for a method of forming a chip package according to various embodiments.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses das elektrische Kontaktieren eines Chips mit einer Metallkontaktstruktur (in 1110), vor oder nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips, Aufrauen mindestens eines Abschnitts der Metallkontaktstruktur, so dass eine Oberflächenrauheit Ra von mindestens 50 nm erhalten wird (in 1120), Bilden einer Schutzschicht, die ein Edelmetall aufweist, mindestens über dem Abschnitt der Metallkontaktstruktur, wobei die Schutzschicht eine Stärke von weniger als 10 nm hat (in 1130) und, nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten der Schutzschicht, Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial, so dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet ist (in 1140), aufweisen.In various embodiments, the method of forming a chip package may include electrically contacting a chip having a metal contact structure (in 1110 ), before or after electrically contacting the chip, roughening at least a portion of the metal contact structure so that a surface roughness R a of at least 50 nm is obtained (in 1120 ), Forming a protective layer comprising a noble metal at least over the portion of the metal contact structure, wherein the protective layer has a thickness of less than 10 nm (in 1130 and, after electrically contacting the chip and after the protective layer has been established, packaging the chip and the metal contact structure with the packaging material so that the protective layer is disposed at an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material (in FIG 1140 ), exhibit.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Oberflächenrauheit Ra mindestens 100 nm betragen, zum Beispiel mindestens 200 nm, zum Beispiel mindestens 500 nm, zum Beispiel mindestens 1 μm.In various embodiments, the surface roughness Ra may be at least 100 nm, for example at least 200 nm, for example at least 500 nm, for example at least 1 micron.

Die Oberflächenrauheit Ra kann ein arithmetisches Mittel von Absolutwerten vertikaler Abweichungen von einem Oberflächenrauheitsprofil für eine mittlere Linie der vertikalen Abweichungen betreffen.The surface roughness R a may relate to an arithmetic mean of absolute values of vertical deviations from a surface roughness profile for a middle line of the vertical deviations.

12 zeigt einen Prozessfluss 1200 für ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses gemäß diversen Ausführungsformen. 12 shows a process flow 1200 for a method of forming a chip package according to various embodiments.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses das elektrische Kontaktieren eines Chips mit einer Metallkontaktstruktur (in 1210), das Bilden einer Schutzschicht, die ein Edelmetall umfasst, mindestens über einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur (in 1220), das teilweise Entfernen der Schutzschicht über der Metallkontaktstruktur, wodurch eine Mehrzahl von Bereichen gebildet wird, die frei von dem Edelmetall sind, wobei die Bereiche, die frei von dem Edelmetall sind, eine Schnittstelle zwischen dem Packagingmaterial und einem Nicht-Edelmetall der Metallkontaktstruktur bereitstellen (in 1230), und, nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten und teilweisen Entfernen der Schutzschicht, Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial, so dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet ist (in 1240), aufweisen.In various embodiments, the method of forming a chip package may include electrically contacting a chip having a metal contact structure (in 1210 ), forming a protective layer comprising a noble metal at least over a portion of the metal contact structure (in 1220 ), partially removing the protective layer over the metal contact structure, thereby forming a plurality of regions free of the noble metal, the regions free of the noble metal providing an interface between the packaging material and a non-noble metal of the metal contact structure (in 1230 ), and after electrically contacting the chip and after establishing and partially removing the protective layer, packaging the chip and the metal contact structure with the packaging material so that the protective layer is arranged at an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material ( in 1240 ), exhibit.

13 zeigt einen Prozessfluss 1300 für ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses gemäß diversen Ausführungsformen. 13 shows a process flow 1300 for a method of forming a chip package according to various embodiments.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses das elektrische Kontaktieren eines Chips mit einer Metallkontaktstruktur (in 1310), das Behandeln der Metallkontaktstruktur und der Chipmetalloberfläche mit einem Plasma, wodurch eine Schutzschicht auf oder in mindestens einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und/oder der Chipmetalloberfläche gebildet wird (in 1320), und, nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten der Schutzschicht, Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial, so dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet ist (in 1330), aufweisen.In various embodiments, the method of forming a chip package may include electrically contacting a chip having a metal contact structure (in 1310 ), treating the metal contact structure and the chip metal surface with a plasma, whereby a protective layer is formed on or in at least a portion of the metal contact structure and / or the chip metal surface (in FIG 1320 and, after electrically contacting the chip and after establishing the protective layer, packaging the chip and the metal contact structure with the packaging material so that the protective layer is disposed at an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material (in FIG 1330 ), exhibit.

14 zeigt einen Prozessfluss 1400 für ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen. 14 shows a process flow 1400 for a method of forming an electrical contact according to various embodiments.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses das Einrichten einer Metallkontaktstruktur über oder auf einer Metalloberfläche (in 1410) und das Metallisieren einer Metallschicht auf der Metalloberfläche und auf der Metallkontaktstruktur, wodurch die Metallkontaktstruktur an der Metalloberfläche fixiert wird und ein elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet wird oder ein existierender elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche verstärkt wird (in 1420), aufweisen.In various embodiments, the method of forming a chip package may include establishing a metal contact structure over or on a metal surface (in 1410 and metallizing a metal layer on the metal surface and on the metal contact structure, thereby fixing the metal contact structure to the metal surface and forming electrical contact between the metal contact structure and the metal surface or reinforcing existing electrical contact between the metal contact structure and the metal surface (in US 1420 ), exhibit.

5 zeigt einen Prozessfluss 1500 für ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts gemäß diversen Ausführungsformen. 5 shows a process flow 1500 for a method of forming an electrical contact according to various embodiments.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses das Ablagern durch Atomlagenabscheidung einer Passivierungsschicht über mindestens einem Bereich eines ersten Abschnitts einer Metallkontaktstruktur, wobei die Passivierungsschicht Aluminiumoxid aufweisen kann, und eine Oberfläche des Bereichs des ersten Abschnitts der Metallkontaktstruktur Kupfer aufweisen kann (in 1510), und elektrisches Kontaktieren des Bereichs des ersten Abschnitts der Metallkontaktstruktur mit einem zweiten Abschnitt der Metallkontaktstruktur, wobei der zweite Abschnitt der Metallkontaktstruktur Kupfer aufweisen kann (in 1520), aufweisen.In various embodiments, the method of forming a chip package may include depositing by atomic layer deposition a passivation layer over at least a portion of a first portion of a metal contact structure, wherein the passivation layer may comprise aluminum oxide, and a surface of the portion of the first portion of the metal contact structure may comprise copper (in FIG 1510 ), and electrically contacting the portion of the first portion of the metal contact structure with a second portion of the metal contact structure, wherein the second portion of the metal contact structure may comprise copper (in FIG 1520 ), exhibit.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Chipgehäuse bereitgestellt. Das Chipgehäuse kann einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche aufweist, eine Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur die Chipmetalloberfläche elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial und eine Schutzschicht aufweisen, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, aufweist oder aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht mindestens ein Material einer Gruppe anorganischer Materialien aufweisen oder im Wesentlichen aus diesem bestehen kann, wobei die Gruppe aus Aluminiumoxid, Kupferoxid, amorphem oder kristallinem Siliciumdioxid, Tetraethylorthosilicat, einem Nitrid, einem Phosphat, einem Karbid, einem Bond, einem Aluminat, aus amorphem Kohlenstoff oder anderem kohlenstoffreichen Material, einer Verbindung, die Stickstoff und das Metall der Chipmetalloberfläche und/oder der Metallkontaktstruktur umfasst, und einer Verbindung, die Silicium und das Metall der Chipmetalloberfläche und/oder der Metallkontaktstruktur aufweist, besteht.In various embodiments, a chip package is provided. The chip package may include a chip having a chip metal surface, a metal contact structure, the metal contact structure electrically contacting the chip metal surface, a packaging material, and a protection layer having a portion formed at an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material consisting of it, the protective layer comprising or consisting essentially of at least one material of a group of inorganic materials, the group consisting of alumina, copper oxide, amorphous or crystalline silica, tetraethyl orthosilicate, a nitride, a phosphate, a carbide, a bond, an aluminate, amorphous carbon or other high-carbon material, a compound comprising nitrogen and the metal of the chip metal surface and / or the metal contact structure, and a compound comprising silicon and the metal of the chip metal surface he and / or the metal contact structure consists.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Chipgehäuse bereitgestellt. Das Chipgehäuse kann einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche aufweist, eine Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur die Chipmetalloberfläche elektrisch kontaktiert, wobei die Metallkontaktstruktur Kupfer und/oder Silber aufweist, ein Packagingmaterial und eine Schutzschicht aufweisen, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, aufweist oder aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht ein Polymer, das von dem Packagingmaterial unterschiedlich ist, aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen kann.In various embodiments, a chip package is provided. The chip package may include a chip having a chip metal surface, a metal contact structure, the metal contact structure electrically contacting the chip metal surface, the metal contact structure comprising copper and / or silver, a packaging material, and a protective layer comprising a portion disposed at an interface between a portion the metal contact structure and the packaging material is formed, or consists of, wherein the protective layer, a polymer which is different from the packaging material, or may consist thereof substantially.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Chipgehäuse bereitgestellt. Das Chipgehäuse kann einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche aufweist, eine Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur die Chipmetalloberfläche elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial und eine Schutzschicht aufweisen, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, aufweist oder im Wesentlichen aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht mindestens ein Metall einer Gruppe aus Metallen aufweisen oder im Wesentlichen aus diesem bestehen kann, wobei die Gruppe aus Al, Ta, Co, Ti, W, Co(P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr, Re und Ir besteht.In various embodiments, a chip package is provided. The chip package may include a chip having a chip metal surface, a metal contact structure, the metal contact structure electrically contacting the chip metal surface, a packaging material, and a protection layer having a portion formed at an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material consisting essentially of it, wherein the protective layer may comprise or consist essentially of at least one metal of a group of metals, the group consisting of Al, Ta, Co, Ti, W, Co (P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr, Re and Ir.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Chipgehäuse bereitgestellt. Das Chipgehäuse kann einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche aufweist, eine Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur die Chipmetalloberfläche elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial und eine Schutzschicht aufweisen, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, aufweist oder im Wesentlichen aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht ein Edelmetall aufweisen kann, das eine Stärke von weniger als 10 nm hat.In various embodiments, a chip package is provided. The chip package may include a chip having a chip metal surface, a metal contact structure, the metal contact structure electrically contacting the chip metal surface, a packaging material, and a protection layer having a portion formed at an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material consists essentially of it, wherein the protective layer may comprise a noble metal having a thickness of less than 10 nm.

Bei diversen Ausführungsformen kann der Abschnitt der Metallkontaktstruktur eine Oberflächenrauheit von mindestens 50 nm haben.In various embodiments, the portion of the metal contact structure may have a surface roughness of at least 50 nm.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Chipgehäuse bereitgestellt. Das Chipgehäuse kann einen Chip, eine Metallkontaktstruktur, die eine Nicht-Edelmetall aufweist und den Chip elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial und eine Schutzschicht aufweisen, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, aufweist oder im Wesentlichen aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht ein Edelmetall aufweisen kann, wobei der Abschnitt der Schutzschicht eine Mehrzahl von Bereichen aufweisen kann, die frei von dem Edelmetall sind, und wobei die Bereiche, die frei von dem Edelmetall sind, eine Schnittstelle zwischen dem Packagingmaterial und einem Nicht-Edelmetall bereitstellen können. In various embodiments, a chip package is provided. The chip package may include a chip, a metal contact structure comprising a non-noble metal and electrically contacting the chip, a packaging material, and a protective layer having a portion formed at an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material Substantially consists thereof, wherein the protective layer may comprise a noble metal, wherein the portion of the protective layer may have a plurality of regions which are free of the noble metal, and wherein the regions which are free of the noble metal, an interface between the packaging material and can provide a non-precious metal.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Nicht-Edelmetall das Metall der Metallkontaktstruktur sein.In various embodiments, the non-noble metal may be the metal of the metal contact structure.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Nicht-Edelmetall in den Bereichen, die frei von dem Edelmetall sind, abgelagert werden.In various embodiments, the non-noble metal may be deposited in the regions that are free of the noble metal.

Bei diversen Ausführungsformen kann jeder Bereich der Mehrzahl von Bereichen, die frei von dem Edelmetall sind, einen Mindestdurchmesser von 1 nm haben.In various embodiments, each region of the plurality of regions that are free of the noble metal may have a minimum diameter of 1 nm.

Bei diversen Ausführungsformen kann eine kumulative Fläche der Bereiche, die frei von dem Edelmetall sind, mindestens 5% der Fläche des Abschnitts der Schutzschicht betragen.In various embodiments, a cumulative area of the regions that are free of the noble metal may be at least 5% of the area of the portion of the protective layer.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt, wobei das Chipgehäuse einen Chip, eine Metallkontaktstruktur und Packagingmaterial aufweist. Das Verfahren kann das elektrische Kontaktieren des Chips mit der Metallkontaktstruktur, vor oder nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips, das Aufrauen mindestens eines Abschnitts der Metallkontaktstruktur derart, dass eine Oberflächenrauheit von mindestens 50 nm erhalten wird, das Bilden einer Schutzschicht, die ein Edelmetall umfasst, mindestens über dem Abschnitt der Metallkontaktstruktur, wobei die Schutzschicht eine Stärke von weniger als 10 nm hat, und nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten der Schutzschicht, das Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial derart aufweisen, dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet werden kann.In various embodiments, a method of forming a chip package is provided, wherein the chip package includes a chip, a metal contact structure, and packaging material. The method may include electrically contacting the chip with the metal contact structure, before or after electrically contacting the chip, roughening at least a portion of the metal contact structure such that a surface roughness of at least 50 nm is obtained, forming a protective layer comprising a noble metal, at least over the portion of the metal contact structure, wherein the protective layer has a thickness of less than 10 nm, and after electrically contacting the chip and after establishing the protective layer, the packaging of the chip and the metal contact structure with the packaging material such that the protective layer on an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material can be established.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt, wobei das Chipgehäuse einen Chip, eine Metallkontaktstruktur und Packagingmaterial aufweist. Das Verfahren kann das elektrische Kontaktieren des Chips mit der Metallkontaktstruktur, das Bilden einer Schutzschicht, die ein Edelmetall aufweist, mindestens über einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur, das teilweise Entfernen der Schutzschicht über der Metallkontaktstruktur, wodurch eine Mehrzahl von Bereichen, die frei von dem Edelmetall sind, gebildet wird, wobei die Bereiche, die frei von dem Edelmetall sind, eine Schnittstelle zwischen dem Packagingmaterial und einem Nicht-Edelmetall der Metallkontaktstruktur bereitstellen können, und, nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten und teilweisen Entfernen der Schutzschicht, das Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial derart aufweisen, dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet werden kann.In various embodiments, a method of forming a chip package is provided, wherein the chip package includes a chip, a metal contact structure, and packaging material. The method may include electrically contacting the chip with the metal contact structure, forming a protective layer comprising a noble metal over at least a portion of the metal contact structure, partially removing the protective layer over the metal contact structure, thereby forming a plurality of regions free of the noble metal , wherein the regions that are free of the noble metal may provide an interface between the packaging material and a non-noble metal of the metal contact structure and, after electrically contacting the chip and after establishing and partially removing the protective layer, the packaging of the chip and the metal contact structure with the packaging material such that the protective layer can be established at an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt, wobei das Chipgehäuse einen Chip, eine Metallkontaktstruktur und Packagingmaterial aufweist. Das Verfahren kann das Bilden einer Schutzschicht, die ein Edelmetall umfasst, mindestens über einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur, das teilweise Entfernen der Schutzschicht über der Metallkontaktstruktur, wodurch eine Mehrzahl von Bereichen, die von dem Edelmetall frei sind, gebildet wird, das elektrische Kontaktieren des Chips mit der Metallkontaktstruktur und, nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten und teilweisen Entfernen der Schutzschicht, das Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial aufweisen, wodurch die Bereiche, die frei von dem Edelmetall sind, mit dem Packagingmaterial physisch kontaktiert werden, wobei in den Bereichen, die frei von dem Edelmetall sind, ein Nicht-Edelmetall exponiert werden kann.In various embodiments, a method of forming a chip package is provided, wherein the chip package includes a chip, a metal contact structure, and packaging material. The method may include forming a protective layer comprising a noble metal over at least a portion of the metal contact structure, partially removing the protective layer over the metal contact structure, thereby forming a plurality of regions free of the noble metal, electrically contacting the chip with the metal contact structure and, after electrically contacting the chip and after establishing and partially removing the protective layer, comprise packaging the chip and the metal contact structure with the packaging material, thereby physically contacting the regions that are free of the noble metal with the packaging material , wherein in the areas which are free of the noble metal, a non-noble metal can be exposed.

Bei diversen Ausführungsformen kann das exponierte Nicht-Edelmetall das Nicht-Edelmetall der Metallkontaktstruktur sein.In various embodiments, the exposed non-noble metal may be the non-noble metal of the metal contact structure.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner das Ablagern eines Nicht-Edelmetalls in den Bereichen, die frei von dem Edelmetall sind, aufweisen. Das exponierte Nicht-Edelmetall kann das abgelagerte Nicht-Edelmetall sein.In various embodiments, the method may further include depositing a non-noble metal in the regions that are free of the noble metal. The exposed non-precious metal may be the deposited non-precious metal.

Bei diversen Ausführungsformen kann das elektrische Kontaktieren des Chips nach dem Einrichten und teilweisen Entfernen der Schutzschicht ausgeführt werden. In various embodiments, the electrical contacting of the chip may be performed after establishing and partially removing the protective layer.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt, wobei das Chipgehäuse einen Chip, eine Metallkontaktstruktur und Packagingmaterial aufweist. Das Verfahren kann das elektrische Kontaktieren der Chipmetalloberfläche mit der Metallkontaktstruktur, das Behandeln der Metallkontaktstruktur und der Chipmetalloberfläche mit einem Plasma, wodurch eine Schutzschicht auf oder in mindestens einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und/oder der Chipmetalloberfläche gebildet wird, und, nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten der Schutzschicht, das Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial derart aufweisen, dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet werden kann.In various embodiments, a method of forming a chip package is provided, wherein the chip package includes a chip, a metal contact structure, and packaging material. The method may include electrically contacting the chip metal surface with the metal contact structure, treating the metal contact structure and the chip metal surface with a plasma to form a protective layer on or in at least a portion of the metal contact structure and / or the chip metal surface, and electrically contacting the chip and after establishing the protective layer, the packaging of the chip and the metal contact structure with the packaging material such that the protective layer can be established at an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Plasma ein Plasma einer Gruppe von Plasmen aufweisen oder aus ihm bestehen, wobei die Gruppe aus N2, NH3, N2O, O2, O3 und NxO besteht.In various embodiments, the plasma may comprise or consist of a plasma of a group of plasmas, the group consisting of N 2 , NH 3 , N 2 O, O 2 , O 3 and NxO.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts bereitgestellt. Das Verfahren kann das Einrichten einer Metallkontaktstruktur über oder auf einer Metalloberfläche, das Metallisieren einer Metallschicht auf der Metalloberfläche und auf der Metallkontaktstruktur, wodurch die Metallkontaktstruktur auf der Metalloberfläche fixiert wird und ein elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet wird oder ein existierender elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche verstärkt oder verdickt wird, aufweisen.In various embodiments, a method of forming an electrical contact is provided. The method may include establishing a metal contact structure over or on a metal surface, metallizing a metal layer on the metal surface and on the metal contact structure, thereby fixing the metal contact structure on the metal surface and forming an electrical contact between the metal contact structure and the metal surface or existing electrical contact between the metal contact structure and the metal surface is reinforced or thickened.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner vor dem Metallisieren der Metallschichtstruktur auf der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur das Behandeln der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur durch einen Prozess aufweisen, der Nasschemie, Trockenchemie und/oder Plasma involviert, um eine Oberfläche der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur auf das Metallisieren vorzubereiten.In various embodiments, prior to metallizing the metal layer structure on the metal surface and the metal contact structure, the method may further include treating the metal surface and the metal contact structure by a process involving wet chemistry, dry chemistry, and / or plasma to apply a surface of the metal surface and the metal contact structure to the metal surface To prepare metallizing.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner vor dem Einrichten einer Metallkontaktstruktur das Einrichten einer Zwischenschicht auf der Metalloberfläche aufweisen.In various embodiments, the method may further comprise establishing an intermediate layer on the metal surface prior to establishing a metal contact structure.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner vor dem Einrichten einer Metallkontaktstruktur das Einrichten einer strukturierten Zwischenschicht auf der Metalloberfläche aufweisen.In various embodiments, the method may further include, prior to establishing a metal contact structure, establishing a patterned interlayer on the metal surface.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner nach dem Einrichten einer Metallkontaktstruktur das Einrichten einer abschließenden Schutzschicht auf der Metalloberfläche und auf der Kontaktstruktur aufweisen.In various embodiments, after establishing a metal contact structure, the method may further include establishing a final protective layer on the metal surface and on the contact structure.

Bei diversen Ausführungsformen kann die strukturierte Zwischenschicht einen Haftvermittler aufweisen, und das Einrichten einer Metallkontaktstruktur kann das Einrichten der Metallkontaktstruktur auf oder in oder teilweise in dem Haftvermittler aufweisen.In various embodiments, the patterned interlayer may comprise an adhesion promoter, and the establishment of a metal contact structure may include establishing the metal contact structure on or in or in the adhesion promoter.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Einrichten der Zwischenschicht Ablagerung, zum Beispiel ALD, Schablonendruck oder Siebdruck aufweisen.In various embodiments, the establishment of the interlayer may include deposition, for example, ALD, stencil printing, or screen printing.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Zwischenschicht konfiguriert sein, um einem Metallisieren des Metalls auf der Zwischenschicht vorzubeugen.In various embodiments, the interlayer may be configured to prevent metalization of the metal on the interlayer.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner nach dem Metallisieren der Metallschicht das Einrichten von Lot über einem Kontaktabschnitt, wo der elektrische Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet werden kann, aufweisen.In various embodiments, after metallizing the metal layer, the method may further comprise establishing solder over a contact portion where the electrical contact between the metal contact structure and the metal surface may be formed.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metalloberfläche eine Chipmetalloberfläche, eine gedruckte Leiterplatte oder ein direktes Kupferbond sein.In various embodiments, the metal surface may be a chip metal surface, a printed circuit board, or a direct copper bond.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metallkontaktstruktur eine Kontaktstruktur eines Gehäuseverbindungsniveaus sein, die einen elektrischen Kontakt zwischen einem ersten Gehäuse und einem zweiten Gehäuse bereitstellt.In various embodiments, the metal contact structure may be a contact interconnect level structure that provides electrical contact between a first housing and a second housing.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts bereitgestellt. Das Verfahren kann das Ablagern durch Atomlagenabscheidung einer Passivierungsschicht über mindestens einem Bereich einer Metalloberfläche, wobei die Passivierungsschicht Aluminiumoxid aufweisen kann, und der Bereich der Metalloberfläche Kupfer aufweisen kann, und das elektrische Kontaktieren des Bereichs der Metalloberfläche mit einer Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur Kupfer aufweisen kann, aufweisen. In various embodiments, a method of forming an electrical contact is provided. The method may include depositing by atomic layer deposition a passivation layer over at least a portion of a metal surface, wherein the passivation layer may comprise alumina, and the portion of the metal surface may comprise copper, and electrically contacting the portion of the metal surface with a metal contact structure, wherein the metal contact structure may comprise copper , exhibit.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metallkontaktstruktur ein Draht sein.In various embodiments, the metal contact structure may be a wire.

Bei diversen Ausführungsformen kann die Metalloberfläche eine Oberfläche eines Leiterrahmens sein.In various embodiments, the metal surface may be a surface of a leadframe.

Bei diversen Ausführungsformen kann das elektrische Kontaktieren der Metalloberfläche mit einer Metallkontaktstruktur einen Bondingprozess aufweisen.In various embodiments, electrically contacting the metal surface with a metal contact structure may include a bonding process.

Bei diversen Ausführungsformen kann der Bondingprozess ein Wedge-Bondingprozess sein.In various embodiments, the bonding process may be a wedge bonding process.

Bei diversen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt. Das Verfahren kann das Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts aufweisen.In various embodiments, a method of forming a chip package is provided. The method may include the method of forming an electrical contact.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses ferner das elektrische Kontaktieren eines Chips mit dem zweiten Abschnitt der Metallkontaktstruktur aufweisen.In various embodiments, the method of forming a chip package may further include electrically contacting a chip with the second portion of the metal contact structure.

Bei diversen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner mindestens teilweise das Kapseln des Chips und der Metallkontaktstruktur mit einem Packagingmaterial aufweisen.In various embodiments, the method may further include at least partially encapsulating the chip and the metal contact structure with a packaging material.

Bei einem ersten Beispiel wird ein Chipgehäuse bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche umfasst, eine Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur die Chipmetalloberfläche elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial, und eine Schutzschicht, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, umfasst oder aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht mindestens ein Material einer Gruppe anorganischer Materialien umfasst oder im Wesentlichen aus diesem besteht, wobei die Gruppe aus Folgendem besteht: Aluminiumoxid, Kupferoxid, amorphem oder kristallinem Siliciumdioxid, Tetraethylorthosilikat, einem Nitrid, einem Phosphat, einem Karbid, einem Bond, einem Aluminat, amorphem Kohlenstoff oder anderem kohlenstoffreichen Material, Al, Ta, Co, Ti, W, Co(P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru, Rh, Zr, Re, Ir, Si, einer Verbindung, die Stickstoff und das Metall der Chipmetalloberfläche und/oder der Metallkontaktstruktur umfasst, und einer Verbindung, die Silicium und das Metall der Chipmetalloberfläche und/oder der Metallkontaktstruktur umfasst.In a first example, there is provided a chip package comprising: a chip comprising a chip metal surface, a metal contact structure, the metal contact structure electrically contacting the chip metal surface, a packaging material, and a protective layer comprising a portion provided at an interface between a portion the metal contact structure and the packaging material is formed, comprises or consists of, wherein the protective layer comprises or consists essentially of at least one material of a group of inorganic materials, the group consisting of: alumina, copper oxide, amorphous or crystalline silica, tetraethyl orthosilicate, a nitride, a phosphate, a carbide, a bond, an aluminate, amorphous carbon or other carbon-rich material, Al, Ta, Co, Ti, W, Co (P), CoWP, V, Mn, Zr, Mo, Au, Ru , Rh, Zr, Re, Ir, Si, a compound containing nitrogen and the metal of Chi and a compound comprising silicon and the metal of the chip metal surface and / or the metal contact structure.

Bei einem zweiten Beispiel wird ein Chipgehäuse bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche umfasst, eine Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur die Chipmetalloberfläche elektrisch kontaktiert, wobei die Metallkontaktstruktur Kupfer und/oder Silber umfasst, ein Packagingmaterial, und eine Schutzschicht, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, umfasst oder aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht ein Polymer, das von dem Packagingmaterial unterschiedlich ist, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht.In a second example, there is provided a chip package comprising: a chip comprising a chip metal surface, a metal contact structure, the metal contact structure electrically contacting the chip metal surface, the metal contact structure comprising copper and / or silver, a packaging material, and a protective layer a portion formed or consisting of an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material, wherein the protective layer comprises or consists essentially of a polymer other than the packaging material.

Bei einem dritten Beispiel wird ein Chipgehäuse bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Chip, eine Metallkontaktstruktur, die den Chip elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial, und eine Schutzschicht, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, umfasst oder im Wesentlichen aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht ein Edelmetall umfasst, das eine Stärke von weniger als 10 nm hat.In a third example, there is provided a chip package comprising: a chip, a metal contact structure that electrically contacts the chip, a packaging material, and a protective layer that has a portion formed at an interface between a portion of the metal contact structure and the packaging material , comprises or consists essentially of it, wherein the protective layer comprises a noble metal having a thickness of less than 10 nm.

Bei einem Aspekt des dritten Beispiels kann der Abschnitt der Metallkontaktstruktur eine Oberflächenrauheit von mindestens 50 nm haben.In one aspect of the third example, the portion of the metal contact structure may have a surface roughness of at least 50 nm.

Bei einem vierten Beispiel wird ein Chipgehäuse bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Chip, eine Metallkontaktstruktur, die ein Nicht-Edelmetall umfasst und den Chip elektrisch kontaktiert, ein Packagingmaterial, und eine Schutzschicht, die einen Abschnitt, der an einer Schnittstelle zwischen einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial gebildet ist, umfasst oder im Wesentlichen aus ihm besteht, wobei die Schutzschicht ein Edelmetall umfasst, wobei der Abschnitt der Schutzschicht eine Mehrzahl von Bereichen, die von dem Edelmetall frei sind, umfasst, und wobei die Bereiche, die von dem Edelmetall frei sind, eine Schnittstelle zwischen dem Packagingmaterial und einem Nicht-Edelmetall bereitstellen.In a fourth example, there is provided a chip package comprising: a chip, a metal contact structure comprising a non-noble metal and electrically contacting the chip, a packaging material, and a protective layer having a portion formed at an interface between a portion of the Metal contact structure and the packaging material is formed, comprises or substantially consists thereof, wherein the protective layer comprises a noble metal, wherein the portion of the protective layer comprises a plurality of Areas free of the noble metal include, and wherein the areas free of the noble metal provide an interface between the packaging material and a non-noble metal.

Bei einem ersten Aspekt des vierten Beispiels kann jeder Bereich der Mehrzahl von Bereichen, die frei von dem Edelmetall sind, einen Mindestdurchmesser von 1 nm haben.In a first aspect of the fourth example, each region of the plurality of regions that are free of the noble metal may have a minimum diameter of 1 nm.

Bei einem zweiten Aspekt des vierten Beispiels oder einem weiteren Aspekt des ersten Aspekts des vierten Beispiels kann eine kumulative Fläche der Bereiche, die frei von dem Edelmetall sind, mindestens 5% der Fläche des Abschnitts der Schutzschicht betragen.In a second aspect of the fourth example or another aspect of the first aspect of the fourth example, a cumulative area of the regions free of the noble metal may be at least 5% of the area of the portion of the protective layer.

Bei einem fünften Beispiel wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt, wobei das Chipgehäuse einen Chip, eine Metallkontaktstruktur und Packagingmaterial umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: elektrisches Kontaktieren des Chips mit der Metallkontaktstruktur, vor oder nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips, Aufrauen mindestens eines Abschnitts der Metallkontaktstruktur, so dass eine Oberflächenrauheit von mindestens 50 nm erhalten wird, Bilden einer Schutzschicht, die ein Edelmetall umfasst, mindestens über dem Abschnitt der Metallkontaktstruktur, wobei die Schutzschicht eine Stärke von weniger als 10 nm hat, und nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten der Schutzschicht, Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial, so dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet ist.In a fifth example, there is provided a method of forming a chip package, the chip package comprising a chip, a metal contact structure, and packaging material, the method comprising: electrically contacting the chip with the metal contact structure, before or after electrically contacting the chip, roughening at least a portion of the metal contact structure such that a surface roughness of at least 50 nm is obtained, forming a protective layer comprising a noble metal at least over the portion of the metal contact structure, wherein the protective layer has a thickness of less than 10 nm, and after electrically contacting the Chips and after establishing the protective layer, packaging the chip and the metal contact structure with the packaging material so that the protective layer is arranged at an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material.

Bei einem sechsten Beispiel wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt, wobei das Chipgehäuse einen Chip, eine Metallkontaktstruktur und Packagingmaterial umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden einer Schutzschicht, die ein Edelmetall umfasst, mindestens über einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur, teilweises Entfernen der Schutzschicht über der Metallkontaktstruktur, wodurch eine Mehrzahl von Bereichen, die von dem Edelmetall frei sind, gebildet wird, elektrisches Kontaktieren des Chips mit der Metallkontaktstruktur, und nach dem Einrichten und teilweisen Entfernen der Schutzschicht und nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips, Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial, wobei die Bereiche, die von dem Edelmetall frei sind, in welchen ein Nicht-Edelmetall exponiert ist, mit dem Packagingmaterial physisch kontaktiert werden.In a sixth example, there is provided a method of forming a chip package, the chip package comprising a chip, a metal contact structure, and packaging material, the method comprising: forming a protective layer comprising a noble metal over at least a portion of the metal contact structure, partially removing the chip A protective layer over the metal contact structure, thereby forming a plurality of regions free of the noble metal, electrically contacting the chip with the metal contact structure, and after establishing and partially removing the protective layer and after electrically contacting the chip, packaging the chip, and the metal contact structure with the packaging material, wherein the regions which are free of the noble metal in which a non-noble metal is exposed, are physically contacted with the packaging material.

Bei einem siebten Beispiel wird ein Verfahren zum Bilden eines Chipgehäuses bereitgestellt, wobei das Chipgehäuse einen Chip, der eine Chipmetalloberfläche hat, eine Metallkontaktstruktur und Packagingmaterial umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: elektrisches Kontaktieren der Chipmetalloberfläche mit der Metallkontaktstruktur, Behandeln der Metallkontaktstruktur und der Chipmetalloberfläche mit einem Plasma, wodurch eine Schutzschicht auf oder in mindestens einem Abschnitt der Metallkontaktstruktur und/oder der Chipmetalloberfläche gebildet wird, und nach dem elektrischen Kontaktieren des Chips und nach dem Einrichten der Schutzschicht, Packaging des Chips und der Metallkontaktstruktur mit dem Packagingmaterial, so dass die Schutzschicht an einer Schnittstelle zwischen dem mindestens einen Abschnitt der Metallkontaktstruktur und dem Packagingmaterial eingerichtet ist.In a seventh example, there is provided a method of forming a chip package, the chip package comprising a chip having a chip metal surface, a metal contact structure, and packaging material, the method comprising: electrically contacting the chip metal surface with the metal contact structure, treating the metal contact structure, and the chip metal surface with a plasma, whereby a protective layer is formed on or in at least a portion of the metal contact structure and / or the chip metal surface, and after electrically contacting the chip and after setting up the protective layer, packaging the chip and the metal contact structure with the packaging material, so that the Protective layer is arranged at an interface between the at least a portion of the metal contact structure and the packaging material.

Bei einem Aspekt des siebten Beispiels kann das Plasma ein Plasma einer Gruppe von Plasmen umfassen, wobei die Gruppe aus Folgendem besteht: N2, NH3, N2O, O2, O3 und NxO.In one aspect of the seventh example, the plasma may comprise a plasma of a group of plasmas, the group consisting of: N 2 , NH 3 , N 2 O, O 2 , O 3 and N x O.

Bei einem achten Beispiel wird ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Ablagern durch Atomlagenabscheidung einer Passivierungsschicht über mindestens einem Bereich einer Metalloberfläche, wobei die Passivierungsschicht Aluminiumoxid umfasst, und der Bereich der Metalloberfläche Kupfer umfasst, undelektrisches Kontaktieren des Bereichs der Metalloberfläche mit einer Metallkontaktstruktur, wobei die Metallkontaktstruktur Kupfer umfasst.In an eighth example, there is provided a method of forming an electrical contact comprising depositing by atomic layer deposition a passivation layer over at least a portion of a metal surface, wherein the passivation layer comprises alumina, and the portion of the metal surface comprises copper, and electrically contacting the portion of the metal surface with a metal contact structure, wherein the metal contact structure comprises copper.

Ausführungsbeispiel 9 stellt ein Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts bereit. Das Verfahren kann das Einrichten einer Metallkontaktstruktur über oder auf einer Metalloberfläche, das Metallisieren einer Metallschicht auf der Metalloberfläche und auf der Metallkontaktstruktur, wodurch die Metallkontaktstruktur auf der Metalloberfläche fixiert wird und ein elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet wird oder ein existierender elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche verstärkt oder verdickt wird, aufweisen.Embodiment 9 provides a method of forming an electrical contact. The method may include establishing a metal contact structure over or on a metal surface, metallizing a metal layer on the metal surface and on the metal contact structure, thereby fixing the metal contact structure on the metal surface and forming an electrical contact between the metal contact structure and the metal surface or existing electrical contact between the metal contact structure and the metal surface is reinforced or thickened.

Ausführungsbeispiel 10 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 9, wobei das Verfahren ferner vor dem Metallisieren der Metallschichtstruktur auf der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur das Behandeln der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur durch einen Prozess aufweist, der Nasschemie, Trockenchemie und/oder Plasma involviert, um eine Oberfläche der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur auf das Metallisieren vorzubereiten.Embodiment 10 is a method according to Embodiment 9, the method further comprising, prior to metallizing the metal layer structure on the metal surface and the metal contact structure, treating the metal surface and the metal contact structure by a wet chemistry process; Dry chemistry and / or plasma involved to prepare a surface of the metal surface and the metal contact structure on the metallization.

Ausführungsbeispiel 11 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 9 oder 10, wobei die Metallkontaktstruktur, die Metalloberfläche und/oder ein Material der Metallisierung Kupfer aufweist oder daraus besteht.Embodiment 11 is a method according to embodiment 9 or 10, wherein the metal contact structure, the metal surface and / or a material of the metallization comprises or consists of copper.

Ausführungsbeispiel 12 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 11, wobei die Metallkontaktstruktur dasselbe Metall wie die Metalloberfläche enthält oder daraus besteht.Embodiment 12 is a method according to any one of Embodiments 9 to 11, wherein the metal contact structure includes or consists of the same metal as the metal surface.

Ausführungsbeispiel 13 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 12, wobei das Metallisieren eine galvanische Ablagerung oder eine stromlose Ablagerung aufweist.Embodiment 13 is a method according to one of the embodiments 9 to 12, wherein the metallizing has a galvanic deposition or an electroless deposition.

Ausführungsbeispiel 14 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 13, wobei das Verfahren ferner ein Ausglühen nach dem Metallisieren aufweist.Embodiment 14 is a method according to any one of Embodiments 9 to 13, wherein the method further comprises annealing after metallizing.

Ausführungsbeispiel 15 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 14, wobei beim Ausglühen die Temperatur in einem Bereich zwischen 250°C und 420°C liegt.Embodiment 15 is a method according to Embodiment 14, wherein during annealing, the temperature is in a range between 250 ° C and 420 ° C.

Ausführungsbeispiel 16 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 15, wobei das Verfahren ferner vor dem Einrichten einer Metallkontaktstruktur das Einrichten einer Zwischenschicht auf der Metalloberfläche aufweist.Embodiment 16 is a method according to any one of Embodiments 9 to 15, wherein the method further comprises establishing an intermediate layer on the metal surface prior to establishing a metal contact structure.

Ausführungsbeispiel 17 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 16, wobei das Einrichten der Zwischenschicht das Einrichten der Zwischenschicht als eine strukturierte Zwischenschicht aufweist.Embodiment 17 is a method according to embodiment 16, wherein the establishing of the intermediate layer comprises establishing the intermediate layer as a structured intermediate layer.

Ausführungsbeispiel 18 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 16 oder 17, wobei die Zwischenschicht einen Haftvermittler umfasst und das Einrichten einer Metallkontaktstruktur das Einrichten der Metallkontaktstruktur auf oder in oder teilweise in dem Haftvermittler aufweist.Embodiment 18 is a method according to embodiment 16 or 17, wherein the intermediate layer comprises an adhesion promoter and the establishment of a metal contact structure comprises the establishment of the metal contact structure on or in or in the adhesion promoter.

Ausführungsbeispiel 19 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 18, wobei das Einrichten der Zwischenschicht Ablagerung, Schablonendruck oder Siebdruck umfasst.Embodiment 19 is a method according to one of the embodiments 16 to 18, wherein the establishment of the intermediate layer comprises deposition, stencil printing or screen printing.

Ausführungsbeispiel 20 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 19, wobei die Zwischenschicht konfiguriert ist, um einem Metallisieren des Metalls auf der Zwischenschicht vorzubeugen.Embodiment 20 is a method according to any one of Embodiments 16-19, wherein the intermediate layer is configured to prevent metallization of the metal on the intermediate layer.

Ausführungsbeispiel 21 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 20, wobei die Zwischenschicht eine Metallpaste oder -emulsion aufweist.Embodiment 21 is a method according to any one of Embodiments 16 to 20, wherein the intermediate layer comprises a metal paste or emulsion.

Ausführungsbeispiel 22 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 21, wobei das Verfahren ferner Folgendes aufweist, nach dem Metallisieren der Metallschicht, Einrichten von Lot über einem Kontaktabschnitt, wo der elektrische Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet ist.Embodiment 22 is a method according to any one of Embodiments 16 to 21, the method further comprising, after metallizing the metal layer, establishing solder over a contact portion where the electrical contact between the metal contact structure and the metal surface is formed.

Ausführungsbeispiel 23 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 22, wobei das Verfahren ferner Folgendes aufweist: nach dem Einrichten der Metallkontaktstruktur, Einrichten einer abschließenden Schutzschicht auf der Metalloberfläche und auf der Kontaktstruktur.Embodiment 23 is a method according to any one of Embodiments 9 to 22, the method further comprising: after establishing the metal contact structure, establishing a final protective layer on the metal surface, and on the contact structure.

Ausführungsbeispiel 24 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 23, wobei das Verfahren ferner vor dem Einrichten der abschließenden Schutzschicht ein Reinigen und/oder Konditionieren der Metallschicht zum Anpassen ihrer Oberflächeneigenschaften aufweist.Embodiment 24 is a method according to Embodiment 23, wherein the method further comprises cleaning and / or conditioning the metal layer to adjust its surface properties prior to establishing the final protective layer.

Ausführungsbeispiel 25 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 24, wobei das Einrichten der Metallkontaktstruktur derart vorgenommen wird, dass die Metallkontaktstruktur nicht in Kontakt ist mit der Metalloberfläche.Embodiment 25 is a method according to any one of Embodiments 9 to 24, wherein the setting of the metal contact structure is performed such that the metal contact structure is not in contact with the metal surface.

Ausführungsbeispiel 26 ist ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispiel 25, wobei die Metallkontaktstruktur von der Metalloberfläche einen Abstand von kleiner oder gleich 3 μm aufweist.Embodiment 26 is a method according to embodiment 25, wherein the metal contact structure of the metal surface has a distance of less than or equal to 3 microns.

Ausführungsbeispiel 27 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 26, wobei das Einrichten der Metallkontaktstruktur ein Soft-Bonding zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche aufweist. Embodiment 27 is a method according to one of embodiments 9 to 26, wherein the establishing of the metal contact structure comprises a soft bonding between the metal contact structure and the metal surface.

Ausführungsbeispiel 28 ist ein Verfahren gemäß einem der Ausführungsbeispiele 9 bis 27, wobei das Metallisieren ein gleichzeitiges Aufwachsen der Metallschicht auf der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche aufweist.Embodiment 28 is a method according to any one of Embodiments 9 to 27, wherein the metallizing comprises simultaneously growing the metal layer on the metal contact structure and the metal surface.

Obwohl die Erfindung inbesondere unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass diverse Änderungen der Form und der Einzelheiten an ihr ausgeführt werden können, ohne vom Sinn und Geltungsbereich der Erfindung, wie sie durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Der Geltungsbereich der Erfindung wird daher von den anliegenden Ansprüchen angegeben, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sind daher einzuschließen.Although the invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims , The scope of the invention is, therefore, indicated by the appended claims, and all changes which come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore to be embraced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • M. Paunovic, Plating, 55, 1161 (1986) [0239] M. Paunovic, Plating, 55, 1161 (1986) [0239]
  • B. Micel et al., IBM J. RES & DEV, 45, 5 (2001) [0265] Micel et al., IBM J. RES & DEV, 45, 5 (2001) [0265]

Claims (20)

Verfahren zum Bilden eines elektrischen Kontakts, das Folgendes umfasst: Einrichten einer Metallkontaktstruktur über oder auf einer Metalloberfläche, Metallisieren einer Metallschicht auf der Metalloberfläche und auf der Metallkontaktstruktur, wodurch die Metallkontaktstruktur an der Metalloberfläche fixiert wird und ein elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet wird oder ein existierender elektrischer Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche verstärkt oder verdickt wird.A method of forming an electrical contact comprising: Establishing a metal contact structure over or on a metal surface, metallizing a metal layer on the metal surface and on the metal contact structure, thereby fixing the metal contact structure to the metal surface and forming electrical contact between the metal contact structure and the metal surface, or existing electrical contact between the metal contact structure and the metal contact structure Metal surface is reinforced or thickened. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: vor dem Metallisieren der Metallschichtstruktur auf der Metalloberfläche und auf der Metallkontaktstruktur, Behandeln der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur durch einen Prozess, der Nasschemie, Trockenchemie und/oder Plasma involviert, um eine Oberfläche der Metalloberfläche und der Metallkontaktstruktur auf das Metallisieren vorzubereiten.The method of claim 1, further comprising: prior to metallizing the metal layer structure on the metal surface and on the metal contact structure, treating the metal surface and the metal contact structure by a process involving wet chemistry, dry chemistry, and / or plasma to prepare a surface of the metal surface and the metal contact structure for metallization. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Metallkontaktstruktur, die Metalloberfläche und/oder ein Material der Metallisierung Kupfer aufweist oder daraus besteht.A method according to claim 1 or 2, wherein the metal contact structure, the metal surface and / or a material of the metallization comprises or consists of copper. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metallkontaktstruktur dasselbe Metall wie die Metalloberfläche enthalten oder daraus bestehen kann.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the metal contact structure may contain or consist of the same metal as the metal surface. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Metallisieren eine galvanische Ablagerung oder eine stromlose Ablagerung aufweist.A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the metallizing comprises a galvanic deposition or an electroless deposition. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: ein Ausglühen nach dem Metallisieren.The method of any one of claims 1 to 5, further comprising: an annealing after metallizing. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei beim Ausglühen die Temperatur in einem Bereich zwischen 250°C und 420°C liegt.A method according to claim 6, wherein in the annealing, the temperature is in a range between 250 ° C and 420 ° C. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner Folgendes umfasst: vor dem Einrichten einer Metallkontaktstruktur, Einrichten einer Zwischenschicht auf der Metalloberfläche.Method according to one of claims 1 to 7, further comprising: prior to establishing a metal contact structure, establishing an intermediate layer on the metal surface. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Einrichten der Zwischenschicht das Einrichten der Zwischenschicht als eine strukturierte Zwischenschicht umfasst.The method of claim 8, wherein the establishing of the intermediate layer comprises establishing the intermediate layer as a structured intermediate layer. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Zwischenschicht einen Haftvermittler umfasst und das Einrichten einer Metallkontaktstruktur das Einrichten der Metallkontaktstruktur auf oder in oder teilweise in dem Haftvermittler umfasst.The method of claim 8 or 9, wherein the intermediate layer comprises an adhesion promoter, and the establishment of a metal contact structure comprises establishing the metal contact structure on or in or in the adhesion promoter. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Einrichten der Zwischenschicht Ablagerung, Schablonendruck oder Siebdruck umfasst.The method of any one of claims 8 to 10, wherein the establishing of the intermediate layer comprises deposition, stencil printing or screen printing. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Zwischenschicht konfiguriert ist, um einem Metallisieren des Metalls auf der Zwischenschicht vorzubeugen.The method of any one of claims 8 to 11, wherein the interlayer is configured to prevent metallization of the metal on the interlayer. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Zwischenschicht eine Metallpaste oder -emulsion aufweist.A method according to any one of claims 8 to 12, wherein the intermediate layer comprises a metal paste or emulsion. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das ferner Folgendes umfasst: nach dem Metallisieren der Metallschicht, Einrichten von Lot über einem Kontaktabschnitt, wo der elektrische Kontakt zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche gebildet ist.The method of any one of claims 1 to 13, further comprising: after metallizing the metal layer, establishing solder over a contact portion where the electrical contact between the metal contact structure and the metal surface is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das ferner Folgendes umfasst: nach dem Einrichten der Metallkontaktstruktur, Einrichten einer abschließenden Schutzschicht auf der Metalloberfläche und auf der Kontaktstruktur.The method of any one of claims 1 to 14, further comprising: after establishing the metal contact structure, establishing a final protective layer on the metal surface, and on the contact structure. Verfahren gemäß Anspruch 15, ferner aufweisend: vor dem Einrichten der abschließenden Schutzschicht, Reinigen und/oder Konditionieren der Metallschicht zum Anpassen ihrer Oberflächeneigenschaften.The method of claim 15, further comprising: prior to establishing the final protective layer, cleaning and / or conditioning the metal layer to adjust its surface properties. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Einrichten der Metallkontaktstruktur derart vorgenommen wird, dass die Metallkontaktstruktur nicht in Kontakt ist mit der Metalloberfläche. A method according to any one of claims 1 to 16, wherein the establishing of the metal contact structure is performed such that the metal contact structure is not in contact with the metal surface. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Metallkontaktstruktur von der Metalloberfläche einen Abstand von kleiner oder gleich 3 μm aufweist.The method of claim 17, wherein the metal contact structure of the metal surface has a distance of less than or equal to 3 microns. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Einrichten der Metallkontaktstruktur ein Soft-Bonding zwischen der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche aufweist.The method of one of claims 1 to 16, wherein the establishing of the metal contact structure comprises soft-bonding between the metal contact structure and the metal surface. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Metallisieren ein gleichzeitiges Aufwachsen der Metallschicht auf der Metallkontaktstruktur und der Metalloberfläche aufweist.The method of any of claims 1 to 19, wherein the metallizing comprises simultaneously growing the metal layer on the metal contact structure and the metal surface.
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